UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA Instituto de Geociências e Ciências Exatas Campus de Rio Claro MODELO ESTRUTURAL DA JAZIDA DE SULFETOS DE NI-CU-CO E MGP, FORTALEZA DE MINAS, MG Claudio Fabián Rosas Orientador: Prof. Dr. Hans Dirk Ebert Dissertação de Mestrado elaborada junto ao Programa de Pós-Graduação em Geociências – Área de Concentração em Geologia Regional para obtenção do Título de Mestre em Geociências. Rio Claro (SP) 2003 Comissão Examinadora ________________________________________________________ Cláudio Fabián Rosas - aluno – Rio Claro, de de . Resultado________________________________________________ Dedico este pequeno trabalho, a minha esposa Aldirene, o meu amor, porque sem ela nada seria possível; a minha mãe pela liberdade para viver e a Deus pelo seu presente, a vida. Agradecimentos Com a conclusão deste trabalho, expresso meus agradecimentos a pessoas que foram importantes nesta minha conquista: Ao Prof. Hans Dirk Ebert pela orientação, paciência, tolerância e confiança em mim depositadas durante o período deste trabalho. Ao Prof. Dr. Sebastião Gomes Carvalho pelas significativas observações metodológicas e por favorecer a elaboração desta dissertação como um todo. Ao Prof. Dr. Norberto Morales pelas considerações e críticas fundamentais para meu amadurecimento durante o processo de formulação de resultados. A Capes e ao CNPQ pelo auxílio financeiro. Ao Prof. Dr. Aldo Eduardo Musachio por sua amizade além de sua docência. Ao Prof..Dr. Hugo Pezzuchi e ao Prof. Roberto Viera pela confiança e incentivo. Ao Grupo BP Mineração Ltda., Mineração Serra da Fortaleza, na pessoa do geólogo Thomas Lafaiete Brenner por viabilizar a aquisição de dados e pela contribuição quanto ao conteúdo deste trabalho. Aos geólogos e colegas Eudes e Gesner pela receptibilidade e amizade desenvolvida no período de convivência na Mineração Serra da Fortaleza . Ao Jerre e Claudinei pela ajuda na coleta de campo. Ao Marcelo Barison por sua solidariedade com um argentino recém chegado e por sua amizade. A Mirna e Marcos (Caveira) por me acolherem e compartilhar momentos agradáveis. Ao povo brasileiro pela acolhida e oportunidade de conhecer o verde que incendeia os olhos de um estrangeiro e a riqueza amarela em todas suas formas e expressões. Aos meus sogros Aldo e Irene por confiar em mim e acreditar em minhas palavras. A minha amada avó Elvira (in memorian) por seu incentivo, carinho e tudo de melhor que um neto pode receber. E por último, mas sempre primeiramente, a minha mãe Irma e ao meu pai Domingo Ernesto (in memorian), razão da minha inquietude, inspiração para o meu caráter, consolidação da minha esperança. Claudio Fabián Rosas Sumário Índice .......................................................................................................... i Índice de figuras e pranchas...................................................................... ii Resumo ...................................................................................................... Vi Abstract ...................................................................................................... vii Capitulo I – Introdução e Objetivos............................................................. 1 Capitulo II – Geologia Regional................................................................... 6 Capitulo III – Geologia do Greenstone Belt................................................. 20 Capitulo IV – Geologia Estrutural............................................................... 37 Capitulo V – Modelagem 3D...................................................................... 69 Capitulo VI – Conclusões ......................................................................... 81 Capitulo VII – Referências Bibliográficas.................................................... 83 Índice I. Introdução.................................................................................................. 1 1.1. Apresentação................................................................................... 1 1.2. Objetivos.......................................................................................... 1 1.3. Localização e vias de acesso à área.............................................. 2 1.4. Metodologia...................................................................................... 2 Levantamento bibliográfico............................................................. 2 Coleta de documentação junto à MSF........................................... 3 Trabalho de campo......................................................................... 3 Processamento dos dados............................................................. 3 II. Geologia Regional................................................................................... 6 2.1. Evolução dos conhecimentos......................................................... 6 III. Geologia do Greenstone Belt.................................................................. 20 3.1. Geologia do Greenstone Belt Morro do Ferro................................. 20 3.2. Caracterização da Jazida Fortaleza de Minas................................. 22 3.2.1. Unidades litológicas da Jazida Fortaleza de Minas.............. 23 Clorita tremolita xisto.............................................................. 23 Metapiroxenito ....................................................................... 24 Serpentinito ............................................................................ 24 Talco Xisto.............................................................................. 25 Formações Ferríferas Bandadas............................................ 26 3.2.2. Composição e tipos de minérios.......................................... 27 Minério Disseminado.............................................................. 27 Minério Intersticial.................................................................. 27 Minério Maciço Brechóide...................................................... 27 Minério de Zona de Falha...................................................... 28 IV. Geologia Estrutural................................................................................ 37 4.1. Elementos Estruturais..................................................................... 38 Foliação.......................................................................................... 38 Lineação........................................................................................ 44 Dobras............................................................................................. 48 Juntas.............................................................................................. 50 Zonas de Cisalhamento.................................................................. 57 Indicadores Cinemáticos................................................................. 57 Análise de Deformação ................................................................ 61 V. Modelagem 3 D....................................................................................... 69 VI. Conclusões............................................................................................ 81 VII. Referências Bibliográficas.................................................................... 83 VIII. Anexos................................................................................................ 91 Índice de Figuras e Pranchas Figura 1 – Mapa de Localização e vias de acesso..................................... 5 Figura 2 – Interpretação da região sudeste do Brasil.................................. 17 Figura 3 – Principais zonas de cisalhamento e falha no setor central da Província da Mantiqueira.. 17 Figura 4 – Compartimentos Geotectônicos................................................ 18 Figura 5 – Mapa geológico simplificado do Greenstone Belt Morro do Ferro ..... 19 Figura 6 – Detalhe do Greenstone Belt Morro do Ferro no setor de Fortaleza de Minas ..... 29 Figura 7 – Coluna estratigráfica esquemática............................................. 30 Figura 8 – Detalhe da estratigrafia do ciclo mineralizado O’Toole.............. 31 Figura 9 – Fotomicrografia do Serpentinito Maciço.................................... 32 Figura 10 – Fotomicrografia do Serpentinito Manchado............................. 32 Figura 11 – Fotomicrografia do BIF............................................................ 33 Figura 12 – Fotomicrografia do Minério Disseminado................................. 33 Figura 13 – Fotomicrografia do Minério Intersticial..................................... 34 Figura 14 – Fotomicrografia do Minério Brechóide Tipo BR1..................... 35 Figura 15 – Fotomicrografia do Minério Brechóide Tipo BR2..................... 35 Figura 16 – Fotomicrografia do Minério Tipo Stringer................................. 36 Figura 17 – Fotomicrografia do Minério Shear Chert.................................. 36 Figura 18 – Stereograma Schimidt-Lambert – pólos das foliações totais.. 39 Figura 19 – Stereograma Schimidt-Lambert – pólos das foliações nos Setores Norte e Sul..... 41 Figura 20 – Mapa de isovalores de mergulho............................................. 43 Figura 21 – Stereograma Schimidt-Lambert – lineações totais…………… 44 Figura 22 – Stereograma Schimidt-Lambert – lineações de estiramento nos setores Norte e Sul.... 46 Figura 23 – Detalhamento da foliação milonítica........................................ 47 Figura 24 – Stereograma Schimidt-Lambert – juntas dos setores N e S.... 51 Figura 25 – Stereograma Schimidt-Lambert – juntas da lapa e da capa... 52 Figura 26 – Stereograma Schimidt-Lambert – pólos das juntas na cava... 53 Figura 27 – Stereograma Schimidt-Lambert – pólos de juntas totais......... 54 Figura 28–Stereograma Schimidt-Lambert dos máximos das juntas totais 55 Figura 29 – Bloco diagrama de falhas conjugadas.................................... 56 Figura 30 – Seção vertical dobras.............................................................. 48 Figura 31 – Vista em planta do BIF............................................................. 49 Figura 32 – Vista em Planta das estruturas S-C........................................ 57 Figura 33 – Rf/Φ da amostra 361 ............................................................... 64 Figura 34 – Rf/Φ da amostra 761 N............................................................ 65 Figura 35 – Rf/Φ da amostra 761 S............................................................ 66 Figura 36 – Rf/Φ da amostra 781 S........................................................... 67 Figura 37 – Diagrama de Flinn.................................................................... 68 Figura 38 – Vista 3 D de furos e canaletas................................................. 71 Figura 39 – Vista 3 D de furos, canaletas e seções ................................... 72 Figura 40 – Vista 3 D de furos, canaletas e corpo do minério.................... 73 Figura 41 – Vista 3 D superfície do corpo do minério................................ 74 Figura 42 – Vista 3 D do corpo do minério e BIF........................................ 75 Figura 43– Vista 3 D do corpo do minério e Serpentinito............................ 76 Figura 44 – Vista 3 D do corpo do minério e Serpentinito........................... 77 Figura 45 – Vista 3 D do corpo do minério e Talco-Xisto............................ 78 Figura 46 – Vista 3 D do corpo do minério e Talco-Xisto............................ 79 Figura 47 – Vista 3 D do corpo do minério e demais litologias................... 80 Prancha 1 – Indicadores cinemáticos microscópicos.................................. 59 Prancha 2 – Indicadores cinemáticos microscópicos.................................. 60 Resumo A Jazida Fortaleza de Minas de níquel, cobre e cobalto localiza-se cerca de 6 km a sudoeste da cidade de Fortaleza de Minas (MG). Ela está inserida na Seqüência Morro do Niquel, do Greenstone Belt Morro do Ferro, na Faixa Fortaleza de Minas, ocorrendo no Cinturão de Cisalhamento Campo do Meio e apresentando os seguintes litotipos: Anfibólio Xistos, Serpentinitos, Formação Ferrífera Bandada e Talco Xistos. A mina é constituída por um corpo de sulfeto maciço explorado em uma cava de 1600 m de comprimento e 300 m de largura, atingindo a cota 940 no fundo do open pit e possuindo galerias nos subníveis 920, 919, 900, 870, 851, 833, 817, 801, 781 e 761. O corpo do minério ocorre em uma zona de cisalhamento transtensiva, sinistral (Santos 1996), onde o amendoamento dos corpos provoca uma variação na direção e no mergulho da foliação. Realizou-se uma análise dos elementos estruturais observados em superfície e subsuperfície, uma análise de strain e produziu-se um modelo tridimensional do corpo do minério. Os dados estruturais levantados em todos os subníveis, divididos em norte e sul, e excluindo-se os subníveis 900 e 761., mostraram que a foliação mantém o mesmo padrão em profundidade, isto é, elevado mergulho para SW com máximos em torno de 221/78 e padrão amendoado. Os dados de lineação mineral e de estiramento obtidos mostram que a lineação não é direcional, mas concentrada nos máximos de 137/54 e subordinadamente 326/49, isto é, com plunge respectivamente para SE e NW. A direção principal corresponde ao eixo X do elipsóide de deformação, e a segundária ao eixo Y, que também é de estiramento (Y>1), como revelado pela análise da deformação em quatro amostras de minério, que mostrou elipsóides de deformação finita oblatos, isto é, no campo do achatamento geral. Estes dados indicam uma movimentação oblíqua, sinistral, normal para a zona de cisalhamento na qual insere-se a jazida. Palavras-chave: Jazida Fortaleza de Minas, Fortaleza de Minas, geologia estrutural, Greenstone Belt, Morro do Ferro. Abstract The nickel, copper and cobalt Fortaleza of Mines ore deposit is located about six km southwest of Fortaleza of Mines town, Minas Gerais. The mine is constituted of a body of solid sulfites which is explored in a digging of 1600 m of length and 300 m of width along the galleries of level 920, 919, 900, 870, 851, 833, 817, 801, 781 and 761. The mine levels are physically divided in northem and the southern sector by a small gallery, which is originated in the access ramp to the underground. The structural analysis of surface and underground data, strain analysis and a three-dimensional geometric model of the ore deposit confirmed its setting along a ductile sinistral transtensive shear zone, as previously mentioned in Santos (1996). Lenticular ore bodies and anastoming pattern provokes variation in the strike and dip of the foliation around a maximum of 221/78. Stretching and mineral lineations plunge preferentially to SW (maximum around 137/54) and secondarily to NW (326/49), which indicates the strong oblique character of the sinistral shear zone. The strain analysius of four deformed ore samples revealed finite strain ellipsoids of strong oblate shape and deformation in the flattening field, where the X axes is parallel to the main direction of the stretching lineations and Y, also of stretching (Y>1), is parallel to the secondary direction of the lineations. Key-words: Fortaleza of mines deposits, Fortaleza de Minas, structural geology, Morro do Ferro, Greenstone Belt. 1 Capitulo I Introdução 1.1. Apresentação A modelagem estrutural tem sido considerada como uma das mais importantes ferramentas na visualização das formas de complexos corpos rochosos que suportaram diversos eventos deformacionais de distintas intensidades e variações no tempo e no espaço. A aplicação desta ferramenta na indústria petroleira, mineira e de recursos hídricos já está consolidada no âmbito da Geologia, visando uma otimização na exploração destes recursos naturais. No sudoeste de Minas Gerais, a Mineração Serra da Fortaleza explora a Jazida de Fortaleza de Minas para extração de níquel, cobre e cobalto. Geologicamente, esta jazida está inserida no cinturão de cisalhamento denominado Campo do Meio (TEIXEIRA, 1978), cujas deformações refletiram na alta variabilidade composicional e textural do corpo do minério. A Jazida de Fortaleza de Minas tem sido investigada por vários pesquisadores como TEIXEIRA (1978); TEIXEIRA & DANNI (1979); TEIXEIRA et al. (1987); BRENNER et al. (1990); CARVALHO et al. (1982) e SANTOS (1996), sendo este último centrado no modelo estrutural. Com a intenção de caracterizar padrões estruturais que possam ajudar na previsão e conseqüentemente na otimização dos rendimentos econômicos provenientes da exploração dos recursos disponíveis na jazida, pretende-se atualizar o modelo estrutural proposto por SANTOS (1996), com base em um novo quadro de informações disponibilizadas através da lavra subterrânea. 1.2. Objetivos Este trabalho propõe-se a descrever geometricamente as estruturas geológicas utilizando levantamentos de foliações, lineações e fraturas, 2 determinando o regime, o tipo, e a direção das deformações relacionadas à formação e/ou à deformação de depósitos minerais. Conseqüentemente serão determinados o transporte e a deformação destes, fornecendo subsídios para a elaboração de modelos previsionais. Desta maneira será possível compreender as características e os complexos padrões litoestruturais da Jazida de Fortaleza de Minas, e contribuir para o conhecimento do arcabouço estrutural da área e seu relacionamento com jazidas minerais num contexto regional, 1.3. Localização e vias de acesso da área A área estudada está localizada na porção sudoeste do estado de Minas Gerais, dentro do município de Fortaleza de Minas. O acesso é feito desde o norte (Belo Horizonte) pela rodovia MG-050, passando pelas cidades de Itaúna, Divinópolis, Formiga, Passos e chegando à Fortaleza de Minas. Desta última cidade, continuando pela estrada não pavimentada rumo SSE encontra-se a Jazida de Fortaleza de Minas. O acesso pelo sul segue a rodovia SP-351 até a cidade de Ribeirão Preto, passando por Batatais e chegando a São Sebastião do Paraíso (MG). Nesta localidade o acesso ocorre pela rodovia MG-050 até a cidade de Fortaleza de Minas. Continuando o trajeto pela estrada vicinal de rumo SSW encontra-se a Jazida O’toole (Figura 1). 1.4. Métodos e atividades desenvolvidas 1.4.1. Levantamento Bibliográfico O levantamento bibliográfico para elaboração desta dissertação se ateve ao histórico dos trabalhos realizados no âmbito geológico regional e local da Jazida O’toole. 3 1.4.2. Coleta de documentação junto à Empresa Mineração Serra da Fortaleza Parte do material cartográfico para estudo foi obtido através de relatórios disponibilizados pela empresa Mineração Serra da Fortaleza. Mapas referentes a cava e aos subníveis da mineração foram gerados com o software gemcom da Gemcom Software International com base em arquivos digitais de formato DXF fornecidos pela própria empresa. Seguindo esta mesma metodologia, foram geradas as seções verticais que contém informações de furos de sondagem. 1.4.3. Trabalho de campo A aquisição dos dados de campo, resultado de três visitas a Jazida O’Toole, consistiu na coleta de amostras orientadas de rochas da superfície e das galerias subterrâneas, além do levantamento de medidas estruturais (fraturas; foliações; lineações; indicadores cinemáticos meso e microscópicos e dobras. Foram obtidas medidas de fraturas na cava e nos subníveis 833, 851, 870, 919 e 920. As medidas de foliações, lineações, indicadores cinemáticos e dobras, foram obtidas nos subníveis 833, 851 e 870, com um intervalo de amostragem de 5 m, alternadamente entre capa e lapa, resultando em um comprimento total amostrado de 2.100 m de galeria subterrânea. Tanto na cava quanto nos subníveis foram coletadas amostras de rochas para a confecção de lâminas petrográficas e também para a realização de medidas de lineação. 1.4.4. Processamento dos dados Para visualização e interpretação dos dados obtidos na jazida, foram realizados os seguintes procedimentos: - impressão dos mapas cartográficos da jazida com base nos arquivos digitais fornecidos pela Mineração Serra da Fortaleza; - plotagem dos pontos de amostragem nos diferentes mapas dos subníveis; - plotagem de foliações, lineações de estiramento e fraturas nos pontos amostrados, com a utilização do software Autocad R14 da Microsoft; - tratamento estatístico dos dados das mediadas de foliações, lineações de estiramento e fraturas com o software Stereonet for Windows, versão 2.46 (Joahannes Duyster, Institut für Geologie, Ruhr Universität Bochum, Germany). 4 - produção de lâminas petrográficas através de cortes paralelos aos planos XZ e XY; - análise petrográfica e microtectônica das lâminas polidas, sob luz refletida (sulfetos) e luz transmitida (silicatos); - análise das amostras de rochas sob lupa para observação de indicadores cinemáticos; - confecção de figuras esquemáticas das dobras, fraturas e outras estruturas geológicas obtidas na jazida, em escala mesoscópica; - construção de seções verticais, utilizando o software Datamine para elaboração de um modelo tridimensional do corpo do minério, com base nos dados de furos de sonda e canaletas de amostragem do piso das galerias; - interpretação dos dados; - elaboração do texto final. Figura 1 - Mapa de localização e vias de acesso da Mineração Serra da Fortaleza. Modificado de SANTOS (1996). 54 48 42 16 20 24 Minas Gerais São Paulo Rio de Janeiro Belo Horizonte Fortaleza de Minas Jazida O`toole São Sebastião do Paraíso e aces so SP - 351 Itaú de Minas PassosMG-050 21 53’ 46 43’ 5 6 Capitulo II Geologia Regional 2.1. Evolução dos Conhecimentos A geologia da área de estudo foi alvo de muitos pesquisadores no passado e continua sendo na atualidade, dado à complexidade dos terrenos e as implicações tectônicas no contexto regional. Com a aquisição de novos conhecimentos e a conseqüente evolução da ciência e do pensamento, distintos modelos geotectônicos da região foram esboçados. Inicialmente, na etapa da teoria Geossinclinal, representada pelos trabalhos de EBERT (1957, 1967, 1968), o autor reconhece uma faixa orogenica de idade Proterozóica Superior (Assíntica > 550 Ma.) constituída pelas internides, representadas pela Serra do Mar e o Vale do Paraíba e zonas de dobramentos e falhamentos suaves com vergência para o interior e pelas externides, que se estendem de Juiz de Fora até Barbacena, com adição da “Zona de Espinhaço” e a bacia do Rio São Francisco (Figura 2). Estas últimas formariam o antepaís da faixa orogenica dividindo-se em dois ramos, Araxaides limitando a oeste a bacia do Rio São Francisco com direção W-E posteriormente NW e abrangendo o estado de Goiás com direção NNW e vergência no principio ao norte até leste, e as Paraibides que continuariam ao sul pelos estados de São Paulo, Paraná e Santa Catarina com direção NE-SW. O modelo apresentado por ALMEIDA (1968, 1971), ALMEIDA et al. (1973, 1976) integrando informações geocronológicas, estruturais e litológicas apresentou um arcabouço geológico em uma evolução policíclica dominando a linha do pensamento desde o final da década do 60 até começo da década de 80, individualizando para o Arqueano o cráton do Paramirim, Cinturão móvel Alfenas e Costeiro; para o Proterozóico Inferior, Faixa Paraíba do sul, com os Grupos Paraíba e Amparo e retrabalhamento do Cinturão Móvel Alfenas; para o Proterozóico Médio, Faixa Aruaçu com os Grupos Araxá e Canastra, para o Proterozóico Superior faixas supracrustais dobradas rodeando áreas estáveis 7 (crátons) ou áreas do embasamento retrabalhado, reconhecendo o Cráton de São Francisco (ALMEIDA, 1967). O cráton do São Francisco seria bordejado a oeste pela faixa Brasília e a leste pela faixa Araçuaí Proterozóico Médio (ALMEIDA, 1976) que a sul é definida como Complexo Campos Gerais (CAVALCANTE et al., 1979 apud SANTOS, 1996) constituído de rochas do embasamento da mesma faixa e que corresponderia a Maciço mediano ou Maciço de Guaxupé; a sul- sudeste, o cráton é limitado pela faixa Alto Rio Grande (HASUI & OLIVEIRA, 1984) e finalmente pela faixa Ribeira que ocupa toda a região costeira sudeste (ALMEIDA, 1973). WERNICK et al. (1978) estudando as regiões de dobramentos sudeste e nordeste propõem uma evolução ensiálica com três estágios evolutivos: (a) estágio de sedimentação, inclui uma tectônica tracional; (b) um regime compressivo com desenvolvimento de eventos deformacionais e orogênese; (c) aproveitando falhas profundas preexistentes e um gradual aumento do caracter rígido das rochas implantam-se zonas transcorrentes responsáveis pela configuração de regiões de dobramentos em blocos amendoados justapostos e a formação de bacias molásicas associadas a derrames de lavas relacionadas ao rejeito dos mesmos. Segundo, WERNICK et al. (1981), o maciço de Guaxupé, em forma de cunha, se encontra delimitado pelas zonas transcorrentes rúpteis Carandaí-Mogi Guaçu e Nova Resende-Barbacena, as duas de idade Brasiliana Tardia, sendo que a primeira separaria os terrenos Arqueanos do Maciço de Guaxupé da faixa móvel N-NE policíclica composta pelos cinturões Atlântico, Ribeira, Paraíba; e a segunda zona rúptil Nova Resende – Barbacena de caráter sinistral e direção N 80 W e W-E separando a Faixa Móvel NW do Maciço de Guaxupé. Associados a primeira zona, Carandaí-Mogi Guaçu, tem-se falhamentos transcorrentes também dextrais de direção N 30 E formando o sistema de falhamentos Eleutério-Campinas, e à segunda zona, Nova Resende-Barbacena seria associada a falhas transcorrentes de orientação N 40-60 W denominadas sistema Cássia-Fortaleza de Minas. A figura 3 apresenta um sistema de falhas de empurrão na região oriental do Maciço de Guaxupé em forma de arcos com uma vergência para leste com 8 uma direção E – W e um transporte de massa de W para E, manifestando um processo de encurtamento crustal dado por dois mecanismos: (1) geração de longas falhas de empurrão na porção da Faixa Móvel N-S a oeste do Cráton do São Francisco; (2) absorção da deformação pelas zonas rúpteis transcorrentes permitindo a endentação do Maciço de Guaxupé nas faixas móveis NW (Cinturão móvel Araxá-Canastra) e N- NE. Estudos realizados por WERNICK & ARTUR 1983, na porção SE do Cráton do Paramirim (limite da área Cratônica dado pelo Cinturão Móvel Alfenas) e no Maciço de Guaxupé dentro do modelo anterior propuseram uma evolução policíclica, onde as áreas Arqueanas sofreram um retrabalhamento com a conseqüente superposição de eventos tectometamórficos e a destruição parcial das características originais configurando o arcabouço geológico da seguinte maneira: (a) Unidades Arqueanas representadas pelo Grupo Barbacena e as Seqüências Vulcano-Sedimentares; (b) Transamazônicas, Complexo Varginha- Guaxupé, Complexo Silvianópolis e Grupo Amparo; (c) unidades Pós- Transamazônicas, Complexo do Machado; (d) Brasilianas, Grupo Pinhal e complexo Campos Gerais além das supracrustais, Grupos Itapira, Araxá, Andrelândia. HASUI (1983) reconhece a importância da tectônica tangencial na evolução da região, propondo um modelo de evolução com a formação de rochas no Arqueano, sobre as quais se instalou uma zona de cisalhamento dúctil de baixo ângulo envolvendo deslocamento de massas rochosas em fácies de anfibolito. Esta fatia crustal teria como limite inferior, em regime de deformação plástica, o limite litosfera / astenosfera da época e com cavalgamentos na extremidade frontal com o conseqüente espessamento crustal, correspondendo a uma geossutura marginal antiga de idade arqueana ou transamazônica (ALMEIDA, et al 1980) que separaria o cráton de Paramirim e o Cinturão Móvel Alfenas baseado em anomalias gravimétricas positivas Com o aprimoramento do modelo e a identificação dos Blocos São Paulo, Brasília, Vitória e Paraná (HASUI et al. 1988) foi possível inferir a evolução as bacias marginais representadas pela faixa Alto Rio Grande no Bloco Brasília e 9 faixa Ribeira no Bloco São Paulo as quais teriam alcançado um estágio de rifteamento e pequena abertura oceânica. Outras bacias ensiálicas também alcançaram o estagio de rifteamento, representados pelo Grupo Caconde e Complexo Embú, entretanto, estas não produziram abertura oceânica. Após o desenvolvimento das bacias, a área foi envolvida em um ambiente de tectônica tangencial obliterando as feições pré-existentes. A estruturação foi significativa a ponto de converter feições planares em subparalelas (bandamento composicional, xistosidade penetrativa, lenticularização generalizada e zonas de deformação concentrada). A forte lineação de estiramento associada a estruturas dobradas resultou em grande variação nos dados, complicando o entendimento do contexto da área. MORALES (1993), reestudando a região, reconheceu um transporte para NW, baseado nas estruturas lineares e indicadores de rotação. Com base nas datações geocronológicas e no registro magmático CAMPOS NETO et al. (1984) reconheceram a importância da tectônica tangencial, associada a uma evolução Brasiliana que justapôs as rochas granitóides, migmatíticas e granulíticas com forte foliação e lineação de estiramento (Complexo Pinhal), sobre as rochas metassedimentares e metavulvano- sedimentares dos Grupos Itapira, Andrelândia e São Jõao Del Rei da faixa Alto Rio Grande, configurando um modelo nappista responsável por uma organização estrutural regional em quatro domínios: (1) Terrenos Alóctones; (2) Domínio Frontal dúctil “Faixa Milonítica Mostardas”; (3) Zona de falha de Empurrão Socorro; (4) terrenos Para-autótones. Os autores postularam um sentido de transporte NW da nappe, com base em lineações minerais e vergência das dobras e pelo arranjo de níveis crustais profundos cavalgando em níveis crustais mais rasos. Posteriormente ocorreu uma estabilização pós-colisional representada pela intrusão de material Calcio-Alcalino potássico de magmatismo anorogênico para recomeçar uma nova etapa evolutiva com um magmatismo subalcalino ligado a uma tectônica distensiva, Maciços de Pedra Branca e São Pedro de Caldas.A expansão e inversão do regime tectônico, com implantação de zona de subducção e de novo Arco magmático, representado pelas litologias dos Complexos Juiz de Fora e Paraíba do Sul caracterizou a orogênese Rio Doce. 10 TEIXEIRA et al. (1987) apresenta um modelo de evolução Crustal Arqueana onde são viáveis duas possibilidades, o Cinturão Vulcano—sedimentar Morro do Ferro que pertenceria a um segmento maior do que foi definido, tendo a continuidade sudeste na região de Bom Jesus da Penha e Jacuí onde sofreu efeitos tectono-metamórficos durante a evolução do cinturão Móvel Alfenas (Figura 4). A outra possibilidade seria que as duas áreas fariam parte de distintos compartimentos crustais cratônicos. A área de Fortaleza de Minas estaria inserida nos terrenos de baixo grau em níveis crustais superiores enquanto a área Bom Jesus da Penha – Jacuí formaria parte de terrenos supracrustais de alto grau explicados por algum tipo de envolvimento tectônico entre o bloco cratônico e o cinturão móvel, que provavelmente cavalgou sobre o substrato siálico e impôs sobre o cinturão Vulcano-sedimentar forte pressão confinante. Há evidencias de falhamentos na borda do cráton com baixo ângulo que favoreceriam o embricamento das fatias com desenvolvimento de faixas metamórficas de alta pressão, representadas pela associação mineralógica de cianita e horblenda, tendo o mesmo significado que os xistos azuis, sendo que as altas temperaturas teriam explicação por um processo de relaxamento termal, seguido pelo cavalgamento das fatias crustais no Arqueano e Proterozóico Inferior. SOARES (1988) e SOARES et al. (1990) propõem um modelo de tectônica colisional para a porção exposta do bloco Paraná representado pela Cunha de Guaxupé, e outros blocos ou microcontinentes, levando a justaposição destes blocos por um sistema transcorrente compressivo, obliquo, Brasiliano, com vergência ENE acompanhado com o desenvolvimento de cavalgamentos sendo que a configuração é modificada por transcorrências E–W e empurrões, além das falhas de transferência NW. O Maciço de Guaxupé apresentaria borda cavalgante no seu extremo nordeste expondo rochas granulíticas, entretanto no setor sudeste existiria a borda cavalgada, preservando núcleos antigos como o Grupo Silvianópolis. ARTUR (1988) caraterizou as áreas do sul de Minas Gerais e áreas adjacentes do Estado de São Paulo como uma região de evolução policíclica afetada por eventos tectonometamórficos de acresção vertical e retrabalhamento 11 crustal, ocorridos no Arqueano, Proterozóico inferior e superior e Eopaleozóico.O Arqueano seria constituído por associações de gnaisses, migmatitos, granulitos, metabásicas e metaultramáficas (Complexo Barbacena e o Complexo Guaxupé, de características mesozonais e catazonais respectivamente). No Transamazônico, associações litológicas por acresção vertical e retrabalhamento, originariam o Complexo Amparo. No Brasiliano novas modificações nos litotipos Arqueanos e Trasamazônicos geraram o Complexo Pinhal e o Complexo Campos Gerais, com o estabelecimento de cisalhamentos dúcteis e rúpteis que formariam as faixas Pouso Alegre – Varginha e Ouro Fino – Jacuí. No Pre-cambriano é valida a hipótese de um processo de colisão continental entre a costa do bloco São Paulo e o cráton do São Francisco. Assim, a área teria uma faixa externa de espessamento crustal por nappismo caracterizada pelas grandes falhas transcorrentes com embricamentos tectônicos, representando a porção sul do cráton do São Francisco o antepaís estável. Segundo o modelo de colisão continental obliqua de HASUI et al. (1988) o quadro evolutivo iniciou-se com os blocos crustais Brasília, São Paulo, Vitória e Paraná de HARALYI et al. (1985). A cunha de Guaxupé, tem por limite norte uma zona de sutura crustal por subducção do tipo A, entre os blocos Brasília e São Paulo. A convergência do bloco Vitória contra os blocos São Paulo e Brasília resultou em um regime de esforço E-W, gerando binários horizontais dextrais de direção NE-SW, relacionados à compressão NW-SE. Este modelo defende o espessamento crustal na borda do bloco Brasília associado aos terrenos do Grupo Araxá-Canastra o que mostra uma direta relação da forma triangular da cunha de Guaxupé com os dois cinturões transcorrentes dúcteis representados pelo cinturão transcorrente Campo do Meio a norte e cinturão transcorrente Paraíba do Sul a sul. SCHRANK et al. (1990), com base em estudos de indicadores cinemáticos de meso a micro-escala presentes nos terrenos envolvidos na orogênese brasiliana, caracterizam o transporte tectônico na borda sudoeste do cráton do São Francisco. Estes autores definem terrenos autóctones como resultado da compactação das áreas Arqueanas e Proterozóicas que corresponderiam as 12 associações do tipo granito-greenstone e os terrenos alóctones divididos em complexo nappes de Guaxupé (Seqüência de Paragnaisses e Complexo Varginha) e o complexo nappes de Passos, a sul e a norte, respectivamente, do cinturão Campos Gerais. A primeira estrutura foi submetida a um transporte lateral sobre o Cinturão Campo do Meio e a Nappe de Passos (Grupo Araxá-Canastra) teria sido transportada nos litotipos do Grupo Bambuí, Maciço de Piumhi e Cinturão Campos Gerais. O sentido de transporte tectônico é de WNW – ESE sobre o Cráton do São Francisco. ZANARDO (1992) propôs uma evolução tectônica onde a crosta arqueana sofreu uma tectônica distensiva, desenvolvendo zonas de cisalhamento dúcteis de alto ângulo com intrusões básicas e granitóides. Posteriormente, o autor sugere uma colisão frontal do bloco Brasília e Paraná causando um processo de aloctonia do Grupo Araxá-Canastra com direção ESSE com zona de cisalhamento dúcteis e rúpteis sinistrais. O bloco São Paulo cavalga sobre o bloco Brasília no sentido NW em rampa lateral e em rampa obliqua a frontal no bloco Paraná. O campo de esforços que provocou o cavalgamento entre os blocos diminuiu e o bloco São Paulo, representado pelo Complexo Varginha, experimentou uma tectônica tracional, originando o cinturão de cisalhamento Campo do Meio, com transporte do Grupo Araxá-Canastra para ESSE, que progressivamente cavalga ao Grupo Bambuí. EBERT et al. (1993) considera que os cinturões móveis que delimitam o Cráton do São Francisco e o maciço do Guaxupé são o resultado da movimentação diferencial dos blocos crustais São Paulo, Brasília e Vitória. A análise estrutural das falhas móveis revelou três domínios: tangenciais, tangenciais rotacionados e direcionais. No primeiro caso ficariam preservadas feições indicativas de uma colisão norte sul antiga com transporte para N a NW e feições relacionadas a uma colisão obliqua na direção E-W. A este esforço estaria associada uma componente direcional caracterizada por extensos lineamentos que compõem os cinturões de cisalhamento Campo do Meio e Rio Paraíba do Sul de direção E-W e outra transpressiva, o cinturão transpressivo Rio Paraíba do Sul que configurou a estruturação do sudeste brasileiro. O modelo de colisão obliqua 13 foi testado por EBERT et al (1993 b), através de modelagem física realizada no CENPES onde foi reproduzida uma tectônica contracional com inversão de bacias até seu fechamento completo envolvendo seu embasamento. Os experimentos mostraram que a movimentação diferencial dos blocos em uma junção tríplice pode gerar as estruturas presentes na área. MORALES e HASUI (1993) dividem o sudoeste do estado de Minas Gerais e nordeste de São Paulo em três domínios. O bloco Brasília, ao norte, o bloco São Paulo, ao sul, e uma faixa intermediária entre eles. No primeiro caso apareceria o embasamento com feições indicativas de movimentações obliquas com forte componente direcional e também feições dos terrenos alóctones do Grupo Araxá- Canastra e a seqüência Carmo do Rio Claro com transporte tectônico para E. No segundo domínio, o bloco São Paulo, onde as feições estruturais indicariam um transporte tectônico para NW e finalmente a Faixa Intermédia com indicadores cinemáticos que mostra um transporte de W para E, acompanhado de movimentação lateral nas zonas empinadas. A deformação concentrou-se ao longo deste domínio resultado da colisão obliqua dos blocos São Paulo e Brasília com a seqüência sedimentar interposta a eles, formada pelos Grupos Araxá- Canastra/ Grupo Andrelândia, sendo empurrada sucessivamente contra o bloco Brasília. Vários outros autores estudaram e interpretaram a área em questão. ALMEIDA (1993) delimitou o Cráton do São Francisco, a leste pela Faixa Araçuaí, a oeste pela Faixa Brasília e a sul pela Faixa Alto Rio Grande. ENDO & MACHADO (1993) interpretaram a evolução das faixas circundantes através de movimentos translacionais e rotacionais que geraram uma megaestrutura em flor positiva. SZABÓ et al. (1993) denominou o Complexo Petúnia com base em diferenças tectono-metamórficas e petrográficas das rochas da porção sul nos arredores da cidade homônima. O complexo Petúnia, segundo os autores, apresenta feições estruturais distintas com vergência para ESE relacionada à tectônica tangencial obliqua. Os mesmos autores incluem a Faixa Jacuí-Bom Jesus da Penha no Complexo Petúnia, sendo que o contato tectônico entre o Complexo Campos Gerais e o Complexo Petúnia seria dado pelo limite das 14 Províncias Tocantins e Mantiqueira. HASUI et al. (1993), com bases geológicas e geofísicas sugerem uma megaestruturação Pré-cambriana do território brasileiro em blocos crustais separados por suturas de colisão do tipo A, conectadas de junções tríplices. As suturas são marcadas por anomalias gravimétricas tipo 1, acompanhadas de um zoneamento litoestrutural, onde cinturões de alto grau do bloco cavalgante ficam lado a lado das supracrustais do bloco cavalgado. As regiões intermediárias entre os blocos são representadas por cinturões de cisalhamento com componentes direcionais e de cavalgamento causadas pela colisão obliqua dos blocos. MACHADO & ENDO (1994) propõem um modelo cinemático compatível com uma colisão lateral oblíqua para explicar o Cinturão Atlântico, como conseqüência da acresção do terreno da cunha de Guaxupé em resposta a uma tectônica Transpressional dextral com um vetor compressivo E-W que resolve-se ao longo das zonas de cisalhamento, no caso do Cinturão de Cisalhamento Ouro Fino de movimentação dextral e o Cinturão de Cisalhamento Campo do Meio de movimento Sinistral. ALMEIDA & EBERT (1997) reconheceram três domínios litoestruturais na borda norte da Sintaxe de Guaxupé: 1. Domínio Sul, abrangendo a porção norte da Sintaxe de Guaxupé desde Machado até Alfenas e Areado, constituída por gnaisses graníticos migmatíticos, gnaisses (Charnockíticos) e uma seqüência de metassedimentos de alto grau (Complexo Varginha). É caracterizado pelas estruturas produzidas por processos deformacionais tangenciais (Dn), penetrativas, sendo a foliação principal, Sn, representada por bandamento composicional, foliação gnáissica e texturas miloníticas em áreas de intensa deformação plástica, desenvolvidas em fácies granulitos até um retrometamorfísmo de fácies anfibolito. A direção desta foliação é WNW – ESE, a NW –SE subordinada, com mergulhos de 20º a 50º para SSW e SW. A lineação Ln (estiramento/mineral) apresenta uma orientação WNW – ESE subordinadamente NW – SE e mergulhos inferiores a 20º para ESE ou SE. Segundo os autores isto corresponderia ao Cinturão de Cisalhamento dúctil de baixo ângulo, com um regime tectônico direcional compressivo, onde as rochas 15 desse domínio convergiram em rampa obliqua para N45W – N70W. A foliação principal é secionada por uma foliação pouco expressiva de zonas de cisalhamento discretas de orientação NE – SW de movimentação dextral relacionadas ao Cinturão Transpressivo Paraíba do Sul. 2. Domínio Central, constitui uma faixa de transição estreita de aproximadamente 3 km, com metassedimentos, granitóides sincolisionais que atingem a fácies anfibolito alto com pressão elevada indicada pela presença de granada. São observáveis anomalias gravimétricas positivas o que indicaria um espessamento crustal interpretando como a zona de sutura de Alterosa. 3. Domínio Norte, na região de Alfenas, conformado por biotita – Horblenda Gnaisses, biotita – gnaisses migmatizados com intercalações de metassedimentos. Na área entre as cidades de Aereado e Campos Gerais estão presentes rochas metassedimentares ou metavulcano – sedimentares com migmatitos e gnaisses graníticos subordinados afetadas por metamorfismo de fácies Anfibolito baixo a xisto verde alto de pressão media /alta sob processos deformacionais transcorrentes a transpressivos (Dn+1). Esta área do domínio norte é composta por feixes de zonas de cisalhamento dúcteis – rúpteis do Cinturão de Cisalhamento Campo do Meio, Zona de Cisalhamento Varginha, três Pontas, Campos Gerais e Nepomuceno. No domínio norte as estruturas tangenciais (Sn) estão rotacionadas e empinadas com uma foliação milonítica Sn+1 de alto ângulo e direção WNW – ESSE a E –W, ou NE –SW, a lineação principal Ln+1 é direcional com orientação NW – SE e caimentos menores de 20º para SE, sendo a movimentação sinistral. Esse regime transcorrente sinistral é associado a dobras fechadas à isoclinais e estruturas em flor positiva que evidenciam uma compressão normal ao plano do cisalhamento de alto ângulo, configurando o regime transpressivo. O ultimo processo deformacional que afetou a área está restrito a zona de Cisalhamento Areado em um regime transcorrente tardio de movimentação sinistral de caracter rúptil – dúctil registrado pela foliação cataclástica Sn+2 de 16 orientação NE – SW com caimentos médios à altos para SE, lineação direcional não penetrativa Ln+2 e intensos processos de alteração associados. BRENNER et al. (1990) sintetiza os estudos anteriores e possibilita esboçar o seguinte quadro geométrico: no sudeste do estado de Minas Gerais e no nordeste do estado de São Paulo, encontra-se o Complexo Campos Gerais. Inserido neste Complexo encontra-se o lineamento estrutural mais importante da área representado pelo Cinturão de Cisalhamento Campo do Meio pertencente ao domínio litoestrutural Norte e previamente definido por vários autores. Neste Cinturão ocorre a mineração Serra da Fortaleza. Esta área foi afetada por três eventos tectônicos com o desenvolvimento de dobramentos: 1. formação de dobras F1 com dobras intrafoliais de flancos adelgaçados e rompidos e ápice espessado, foliação de plano axial S1, 2. formação de dobras F2 isoclinais com plunge 40º com orientação NW e uma foliação subvertical S2; 3. as foliações S1, S2 paralelizadas nos eventos anteriores foram dobradas gerando dobras verticais coaxias com F2 e plunge de 30º a 35º para NW .O Cinturão de cisalhamento Campo do Meio foi implantado no encerramento da evolução estrutural do Complexo Campos Gerais, possuindo orientação N 65º - 80º W , com lineações sub-horizontais de caráter sinistral e zonas de cisalhamento conjugadas de orientação N70W e N80E que evidenciam uma direção de esforços compressivos próximos ao W-E. As áreas de fraturas distensivas de orientação N60E vertical foram preenchidas por diques metabásicos (MORALES et al., 1993; FILGUEIRAS, 2000) Neste trabalho é adotado o modelo de colisão de blocos crustais de HASUI (1988), assim entre os Blocos Brasília e São Paulo ocorre o cinturão de cisalhamento Campo do Meio. Nesta região insere-se a Jazida de Fortaleza de Minas. No cinturão de cisalhamento Campo do Meio existem zonas de cisalhamento de baixo grau com lineações minerais ou de estiramento sub- horizontais, neste caso trata-se de uma zona de cisalhamento de alto ângulo, sinistral e com lineações minerais e de estiramento de ângulo médio. 17 0 100 300 Km G G Vitória Rio d e Jane iroSão Pa ulo 420 200 460 Grupo Bambuí (Camadas Indaiá) Grupo Bambuí (Camadas Gerais) Bacia do Paraná Zona do Espinhaço Província Pegmatítica Externideos Internideos Vergência Maciço de Guaxupé Araxá Belo Horizonte Rio P ara íba Rio D oc e Ri o S ã o Fr a n c isc o Rio Grande Figura 2 - Interpretação da tectônica na região sudeste do Brasil. Retirado de EBERT (1967). 4 3 2 4 1 Falhas transcorrentes Falhas de empurrão 1. Zona de c isa lhamento Campo do meio 2. Zona de cisa lhamento Ouro Fino 3. Zona de c isa lhamento Camanducaia 4. Zona de c isa lhamento Sã o Paulo 0 100 200 Km 42 00’ W0 40 00’ W0 22 00’ S0 20 00’ S0 24 00’ S0 Figura 3 - Principais zonas de cisalhamento e falhas do setor central da província de Mantiqueira. Retirado de HASUI & (1984). OLIVEIRA Figura 4 18 Escala 0 20 Km Nepomuceno Segmento Cratônico Paramirim Zona de cisalhamento Cinturão Móvel Alfenas Bom Jesus da Penha Nova Rezende Jacuí G. Bambuí (?) Carmo do Rio Claro SEQ.VULCANO-SEDIMENTAR Alpinópolis Passos Fort. De Minas Bacia do Paraná Cinturão Metamórfico Araxá Rio Grande Cobertura Plataformal Bambuí Cristais Diques Máficos Figura 4 - Compartimentos geotectônicos. Modificado de TEIXEIRA . (1987).et al Figura 5 0 5 k m N P as so s Ita ú Sã o S eb as tia n do P ar ai so A lp in ó po lis Pr at áp ol is Fo rta le za de M in as Ja cu í Fi gu ra 5 - M ap a ge ol óg ic o si m pl ifi ca do d o G re en st on e Be lt M or ro d o Fe rro . (M od ifi ca do d e M in er aç ão M SF .) P a le o zo i c o - B a c í a d o P a r a n á A r e n it o s e S ilt i t o s P r o t er oz o i co - G p o . A ra x á S e q . It a ú ( Fi li to s e m a rm or es ) S e q . S e rr a d a V e nt a n ia (Q ua rt s ito s e xi s to s) S e q . P a ss o s (X is to s e G n a i s s e s ) M e t a b a s al t o s , s er pe nt in it os m et a c he r t , B IF e m e ta tu f o s E m b a s a m e n to G n a is s e s J az id a O `T o o le G r ee n s t o ne b e lt M or r o d o f e rr o G ra n it o s A rq u e a n o 19 20 Capítulo III Geologia do Greenstone Belt 3.1. Geologia do Greenstone Belt Morro de ferro Remontam à década de 20 os primeiros estudos de ocorrência de hematita na região do Morro do Ferro e conseqüente exploração do minério pela Companhia Eletro Metalúrgica de Ribeirão Preto. Na década de 30, foi descrito um depósito laterítico do Morro do Níquel. Estes primeiros estudos despertaram o interesse geológico sobre a região de Fortaleza de Minas, que a partir de então tornou-se objeto de pesquisas, primeiramente, visando a exploração econômica do níquel. Em relação ao Morro do Ferro, TEIXEIRA & DANNI (1979a) e TEIXEIRA & DANNI (1978) foram os primeiros autores a realizar uma prospeção geoquímica na região e a caracterizar geológica e petrologicamente a seqüência de origem vulcano-sedimentar, posteriormente definida, como a raiz de um Greenstone Belt. TEIXEIRA & DANNI (1979b) apresentaram uma coluna estratigráfica da área dividido-a em três unidades: 1) Unidade Morro do Níquel: unidade basal constituída de talco-tremolita xistos, tremolita-serpentinita-clorita xistos e intercalações de metacherts, metatufos, wackes feltespáticos e sericita-quartzo xisto. 2) Unidade Córrego Salvador: constituída por epidoto-tremolita-clorita xistos, metachert ferríferos, sericita-clorita xistos, talco xistos e clorita-tremolita xistos. Os autores não encontraram o contato litológico, entretanto ela configura a unidade intermediária devido a sua posição na coluna estratigráfica. 3) Unidade Morro do Ferro: é constituída por filitos sericíticos grafitosos com lentes de metacalcários. Na seqüência ocorrem muscovita-clorita-cloritóide xisto de cor verde quando frescos até avermelhados. Posteriormente observa- se um pacote de metacherts ferrífero caracterizado pela alternância rítmica de bandas de hematita e quartzo recristalizado. Esta unidade apresenta orientação NW, desaparecendo nas imediações do sinforme do Chapadão. O caimento desta unidade é de 700 a 800. 21 Segundo estes autores, o cinturão vulcano-sedimentar Morro do Ferro encontra-se em contato direto com rochas cataclásticas com um comprimento de 30 km e 2.5 km de largura. SCHMIDT E FLEISCHER (1978) indicaram que estas rochas se estendem por mais de 100 km no sentido sudeste. No Morro do Ferro, o metamorfismo alcançou a fácies de xistos verdes, zona da clorita, com uma tectônica enérgica caracterizada por isoclinais apertadas de planos axiais verticalizados podendo ser reconhecidos três etapas distintas de deformação (TEIXEIRA, & DANNI 1979b). As três unidades que compõe a seqüência de origem vulcano-sedimentar do Greenstone Belt Morro do Ferro estão encaixadas tectonicamente em um complexo gnáissico constituído por rochas mais antigas do embasamento (Complexo Campos Gerais). O Greenstone Belt Morro do Ferro pode ser dividido em três faixas, Alpinópolis, Bom Jesus da Penha-Jacuí e Fortaleza de Minas, sendo esta última a faixa onde se encontra a Jazida Fortaleza de Minas, (TEIXEIRA et al., 1987). A faixa Alpinópolis , ao sul da cidade homônima, é constitui por derrames de peridotíticos comatiiticos associados com metabasaltos e níveis de metacherts. (CHOUDHURI et al., 1982). Os derrames são do tipo fracionados com uma zona cumulática (serpentinito) sucedida por uma zona com textura spinifex que ocorre no serpentinita tremolita clorita xisto. Na mesma faixa outros tipos de derrames omatiiticos foram observados, entretanto sem um claro posicionamento. Esses parecem estar associados com derrames peridotíticos de baixo magnésio, metasedimentos silicosos e metabasaltos (TEIXEIRA et al., 1987) . Na faixa Bom Jesus da Penha-Jacuí predominam metassedimentos aluminosos com metabasaltos, talco-xistos e anfibolitos subordenados. Segundo TEIXEIRA et al. (1987) as diferenças litológicas e metamórficas entre as faixas Fortaleza de Minas e Bom Jesus da Penha podem representar porções de diferentes compartimentos crustais. A primeira, correspondente aos níveis superiores, Greenstone Belt, é representada por vulcânicas ultrabásicas com metamorfismo de fácies de anfibolito à xisto verde. A segunda, com maior quantidade de metassedimentos metamorfoseados em condições mais enérgicas, com fácies anfibolito médio até alto, apresentando temperaturas de 22 600º a 700º C e com picos de pressão de 6-9 Kbar (Figuras 5 e 6). A faixa Bom Jesus da Penha-Jacuí representaria rochas supracrustais de alto grau, tendo em conta que para alcançar essas condições de pressão e temperatura necessitaria de espessuras crustais da ordem de 25 a 30 km. A faixa Fortaleza de Minas, primeiramente dividida em três unidades por TEIXEIRA (1978) (Morro do Níquel:, Córrego Salvador e Morro do Ferro), foi reformulada por TEIXEIRA et al. (1987) como Morro do Níquel e Morro do Ferro. Nesta faixa a unidade Morro do Níquel que corresponde ao sedimento basal do Greenstone Belt Morro do Ferro, é representada por uma sucessão de derrames komatitícos localizados e restritos derrames máficos da mesma filiação além de incursões máficas de caráter toleítico. O resfriamento do processo vulcânico está marcado pela intercalação de metatufos básicos e pela disposição de estratos químicos silicosos (metacherts grafitosos e sulfetados, metacherts ferríferos e silicáticos a base de grunerita-cumingtonita) Os derrames komatíticos da unidade Morro do Níquel correspondem a quatro ciclos, com uma sucessão de serpentinitos, clinopiroxenitos e anfibolitos (Metabasaltos), separados por BIFs (BRENNER, et al.1990). Na base do serpentinito do quarto ciclo encontra-se o horizonte mineralizado definido como seqüência O’Toole por BRENNER, et al. (1990). Ainda na faixa Fortaleza de Minas, a unidade Morro do Ferro, corresponde a sedimentos químicos silicosos e sedimentos pelíticos, representados por: sericita-quartzo xistos, clorita – sericita xistos, metachert ferríferos fácies óxido e metachert grafitosos, talco xistos e serpentinitos, sericita xisto, mármores e filitos (TEIXEIRA et al., 1987) (Figura 7). 3.2. Caracterização da Jazida Fortaleza de Minas A Jazida Fortaleza de Minas é parte integrante da seqüência de mesmo nome definida por BRENER et al. (1990). Encontra-se inserida no Greenstone Belt Morro do Ferro, na base do quarto ciclo de derrames komatíticos que compõe a unidade Morro do Níquel ( BRENER et al., op cit. ). Os mesmos autores estimaram para o corpo mineralizado, um comprimento acima de 1.600 m, espessura variando entre 2 e 11 m, com uma profundidade superior a 500 m e verificaram a direção geral do mesmo como 23 N40W/ subvertical. O depósito está localizado no flanco nordeste de um sinclinal isoclinal assimétrico com plunge de 45º para N W. BRENNER et al, (op.cit).dividiram o depósito em três sucessões principais:1.Seqüência inferior, 2.Seqüência O’Toole, que hospeda a mineralização, 3. Seqüência superior. Na seqüência O’Toole, com base em dados geoquímicos, os autores reconheceram quatro ciclos de serpentinitos, metaclinopiroxenitos e metabasaltos, separados por uma formação ferrífera bandada metamorfoseada. Da base para o topo a seqüência é constituída de um horizonte mineralizado de 4 m seguido por um pacote de serpentinito (13 m de espessura), um pacote de metaclinopiroxenito (15 m), anfibolito (20 m) e por último uma formação ferrífera bandada metamorfoseada (12 m). A mineralização ocorre na base do último ciclo (Figura 8). Os contatos entre os litotipos são tectônicos, transicionais ou não, acompanhados pelas zonas de cisalhamento dúcteis-rúpteis a rúpteis-dúcteis, subverticais. A Jazida Fortaleza de Minas é constituída por um corpo tabular de orientação NW-SE, com extensão aproximada de 2 Km, com profundidade ainda não demarcada e espessuras do corpo variando de 15 cm à 4m. O corpo do minério apresenta mergulho de 78º para SW. Na lapa do minério ocorrem os litotipos BIFs e Serpentinitos e na capa Serpentinito e Anfibólio xisto. 3.2.1. Unidades litológicas da Jazida Fortaleza de Minas As seguintes unidades litológicas foram definidas para a Jazida Fortaleza de Minas e são utilizadas atualmente: CLORITA-TREMOLITA XISTO (AT/PI) É a unidade predominante da área, composta por Tremolita/Actinolita e proporções variáveis de clorita e talco (SANTOS, 1996). Apresenta rochas de coloração esverdeada a verde-acinzentada quando frescas e amarelo- avermelhada alteradas de granulometría fina a média. Podem passar gradativamente para talco xistos, formando lentes individualizadas no meio da unidade maior até iguais as intercalações de metacherts, metapiroxenito. 24 MARCHETTO et al. (1984) interpreta esta unidade como derivada a partir de tufos ultramáficos quimicamente equivalentes a piroxenitos komatiíticos. METAPIROXENITO (PI) Unidade composta por anfibolito xisto (clorita-serpentinita- actinolita/tremolita xisto, actinolita-horblenda/ferroactinolita xisto, clorita- actinolita-ferroactinolita xisto) de granulação fina a média, foliados com coloração esverdeada a verde acinzentada quando frescos e avermelhados intemperizados. Os contatos tectônicos ocorrem através de zonas de cisalhamento rúptil-dúctil entre serpentinitos e os clorita-tremolita xistos, existindo contatos trasicionais (SANTOS, 1996). Há ocorrência de talco, geralmente ao longo da zona de cisalhamento, gerado a partir da tremolita, uma vez que o carbonato ocorre de forma intersticial ou preenchendo veios, parcial ou totalmente recristalizados . SERPENTINITO (SS) (Figura 9 e 10): Os serpentinitos ocorrem em forma de lentes subverticais de dimensões variadas e orientadas na direção NW-SE tendo contato tectônico com metacherte. Constituem uma unidade muito importante pois são rocha hospedeira da mineralização. Sua coloração é cinza esverdeada e a textura maciça ou xistosa (SANTOS, 1996). As rochas que compõem essa unidade são derivadas de rochas ígneas ultramáficas ricas em forsterita com pequena porcentagem de carbonato representada pela magnesita e minerais acessórios opacos (REYNOLDS & JACKSON, 1997). Os processos de alteração da serpentinita podem ser observados pela presença de finos grãos de tremolita e também pela troca de composição dos carbonatos de magnesita para dolomita. Ocorrem os mais variados graus de alteração até aqueles onde a serpentinita coexiste com finos agregados de dolomita, tremolita e talco. Isto evidencia os distintos graus de alteração de fácies baixas de xistos verdes até fácies de anfibolito. A mineralogia apresentada pela serpentinita é relativamente simples sendo em sua maioria antigorita com agregados finos com ou sem orientação preferencial, e intercrescimento de pequenas e variáveis porcentagens de carbonato e clorita. Cerca de 5 a 10 % do volume total está representado por 25 minerais opacos como óxidos e sulfetos, que estão presentes fase disseminada. Antigorita Clorita Carbonato Tremolita Opacos Total Média 58% 2% 23% 8% 9% 100% Tabela 1 – Composição modal aproximada dos serpentinitos. (REYNOLDS & JACKSON, 1997). TALCO XISTO ou TALCO CARBONATO (TT) (Tabela 2) : Os corpos de talco-xisto ou talco-carbonato ocorrem na forma de lentes isoladas em meio à unidade clorita-tremolita xisto, ou associados ao serpentinito, apresentando origem a partir de ambas unidades. No caso dos serpentinitos a passagem gradativa dá-se tanto lateralmente quanto segundo o strike (SANTOS, 1996). A assembléia mineralógica é muito similar e é a seguinte: Talco: representa volumetricamente a mais importante fase apresentando-se em forma de agregados extremamente finos onde as partículas não superam as 5µm. Pode ser considerado um agregado monominerálico, entretanto localmente podem aparecer finos intercrecimentos subordinados de variáveis porcentagens de clorita (REYNOLDS & JACKSON, 1997). Carbonatos: presente em grãos porfiroblasticos ou em forma de cristais variando de tamanho entre 100 µm até 500 µm. A composição do carbonato em sua maioria consiste em magnesita com pequenas porcentagens de ferro e manganês. Alguns grãos de carbonato têm um marcado enriquecimento em ferro do centro para fora. Os grãos de carbonatos geralmente não têm germinação, o que indica que recristalizaram após qualquer evento de deformação (REYNOLDS & JACKSON, op cit). Clorita: ocorre em pequenas quantidades e em variável porcentagem. Possui granulometria fina e tem intercrescimento com talco. A variedade presente de clorita é clinocloro (REYNOLDS & JACKSON, op cit.). Os opacos estão representados pelos óxidos de ferro de grãos finos representados pela magnetita. A forma dos grãos é arredondada e não excede 200 µm. 26 Talco Clorita Carbonatos Opacos Total Meia 44 9 36 11 100 Tabela 2 - Composição modal aproximada dos distintos componentes dos talco-xisto. Retirada de REYNOLDS & JACKSON (1997). FORMAÇÕES FERRÍFERAS BANDADAS (BIF) (Figura 11): Essas rochas ocorrem na forma de lentes isoladas em meio a clorita- tremolita xisto por contato transicional, ou associadas aos serpentinitos e talco xistos por contato brusco (SANTOS, 1996). A unidade é composta por rochas muito resistentes de granulação fina à média e coloração variando entre esverdeada (camadas anfibolíticas) a acinzentada (camadas quartzosas) apresentando bandamento composicional de espessura milimétrica à centimétrica. Esse tipo litológico possui uma mineralogia simples consistindo apenas de variáveis proporções de anfbólio e quartzito, com a presença pontual de carbonatos. Os anfibólios são enriquecidos em ferro e variam em composição entre grunerita e ferroactinolita (REYNOLDS & JACKSON, 1997) SANTOS (1996) reconheceu duas fácies distintas para BIFs: 1.Fácies silicato: composto por camadas ricas em anfibólio (cumingtonita+horblenda+actinolita/tremolita) intercaladas com outras constituídas apenas de quartzo ou de quartzo+actinolita/tremolita+filossilicatos com proporções variáveis de sulfetos e magnetita. 2. Fácies óxido: composto por camadas de magnetita intercalada com camadas ricas em anfibólio (grunerita+actinolita/tremolita+cumingtonita) onde observa-se exsoluções entre cumingtonita e actinolita/tremolita. Este tipo de exsolução indica condições metamórficas mínimas de fácies anfibolito baixa à média (5500 C à 6000 C) (CHOUDHURI, 1980). Ambas fácies de Metacherte apresentam proporções variáveis de carbonato (SANTOS, 1996). 27 As duas unidades apresentam períodos de quiescência no vulcanismo ultramáfico da unidade Morro do Níquel (MARCHETTO et al., 1984; BRENNER et al., 1990) 3.2.2. Composição e tipos de minérios As espécies minerais que compõem o minério são, pirrotita, pentlandita e calcopirita, acompanhadas por magnetita como principal óxido. Esfalerita, ilmenita, cobaltita-gersdorfita, platinoides e nicolita e macknawita-valerita são as espécies secundárias, além das formadas supergeneamente como bravoíta- violarita, calcocita, hematita, goethita, ocorrendo subordinada e pontualmente bornita, covelina, gersdorfita, millerita, pirita, marcasita e arsenopirita (SANTOS, 1996). São adotadas as seguintes nomenclaturas para identificação dos minérios definidos por BRENNER (1990) e também utilizados nos trabalhos de SANTOS (1996) 3.2.2.1. - Minério Disseminado (Figura 12) : Os sulfetos, pirrotita, pentlandita e calcopirita, e o óxido, magnetita, encontram-se neste minério disseminado na massa da rocha hospedeira composta pêlos serpentinitos e talco xistos. Neste minério a proporção de sulfetos pode ser de 1% a 20%. 3.2.2.2. - Minério Intersticial (Figura 13) : Este tipo de minério ocorre no serpentinito, sendo caracterizado pelo forte amendoamento e pela intensa deformação e recristalização. As amêndoas são compostas por serpentinito de dimenções milimétricas rodeadas pelo sulfeto pirrotita, pentlandita e calcopirita que apresentam uma textura de intercrescimento entre o sulfeto e a magnetita com serpentina. 3.2.2.3. - Minério maciço Brechóide (Figura 14 e 15) : Esse minério é caracterizado pela presença de amêndoas e segmentos líticos de dimensões milimétricas a métricas compostas por serpentinito, metachert ou anfibolio talco-xisto (Metapiroxenito) imersos em uma massa de sulfetos, pirrotita, pentlandita, calcopirita com oxidos como magnetita deformada e recristalizada. 28 Segundo o conteúdo de sulfetos pode-se distinguir um BR 1 com maior proporção de sulfeto e um BR 2 de menor proporção de sulfeto. De uma forma geral o conteúdo de sulfeto varia de 20% no minério brechóide grosseiro (BR 2) até 80% no minério brechóide fino (BR 1). 3.2.2.4. - Minério de zona de falha (Figura 16 e Figura 17) Os minérios de zona de falha ocorrem nos seguintes tipos litológicos: metapiroxenito (SU), metachert (SC), e na formação Ferrífera bandada/fácies sulfeto (BIF). Estes minérios são desenvolvidos pela implantação de zonas miloníticas rúpteis que causam a remobilização do sulfeto contido na rocha ou transportados até ela pelos planos de fraturas. 29 3000N 200 0S Jazida Fortaleza de Minas 20º55` 46º40 ` 46º40` 20º55` PROTEROZOICO Formação Canastra Greenstone Belt Morro do Ferro Setor Fortaleza de Minas Embasamento Gnaissico ARQUEANO 0 1km Rio Sã o Jõao N Acesso à Jacuí Acesso à Nova Resende Figura 6 - Detalhe do Greenstone Belt Morro do Ferro no setor de Fortaleza de Minas. (Modificado de Mineração MSF.) Acesso à Fortaleza de Minas Eixo de coordenadas locais Corpo do minério daJazida Fortaleza de Minas 30 Figura 7 - Coluna estratigráfica esquemática do Greenstone Belt Morro do Ferro no setor de Fortaleza de Minas. Modificado de TEIXEIRA (1987)et al. Formação Ferrífera Bandada Fácies Óx ido Filito Filito Grafitoso Lente de metaca lcáreo Cloritoide - Muscovita Clorita xis to Fuchsita Metachert Muscovita - Quartzo xisto Clorita - Sericita xisto Plagioclasa - Actinolita Clo rita xisto Talco - Carbonato Clorita xisto Filito - Filito Grafitoso Metachert ferrífero Metachert ferr ífero Serpentinito - Clorita Serpentina - Tremolita xisto Serpentinito, tremolita Serpentinita xisto Grunerita metachert, Fuchsita metachert Albita - Clor ita - Act inolita x isto Clorita - Actinol ita xisto Piroxenito cumulát ico Serpentinito U ni da d e M or ro d e N íq ue l U ni da de M or ro d o Fe rr o 31 BIF BIF Contato Transicional ANFIBOLITO CLINOPIROXENITO SERPENTINITO ZONA CUMULADA Contato brusco MINÉRIO MACIÇO 12 m 20 m 15 m 13 m 4 m 8% MgO 18% MgO 35% MgO C IC LO M IN E R A LI ZA D O D E O ´T O O LE BIF BIF Contato Transicional ANFIBOLITO CLINOPIROXENITO SERPENTINITO ZONA CUMULADA Contato brusco MINÉRIO MACIÇO 12 m 20 m 15 m 13 m 4 m 8% MgO 18% MgO 35% MgO C IC LO M IN E R A LI ZA D O D E O ´T O O LE Figura 8 - L itoestratigrafia detalhada do ciclo vulcânico mineralizado no depósito da Jazida Fortaleza de Minas. Retirado de Brenner (1990). BIF - Formação ferrífera bandada et al. 32 Figura 10 - Fotomicrofotografia do serpentinito manchado, evidenciando os agregados carbonáticos milimétricos ( em amarelo ) d ispersos em uma matriz de serpentina ( em cinza-azulado ) . Fotomicrograf ia com nicóis cruzados. Figura 9 - Fotomicrofotografia do serpentinito maciço apresentando textura homogênea, com presença de serpentina recristalizada (em azul acinzentado), cristais granulares e irregulares de magnetita (em preto), e pon tu ação d e c arb onato (em am a re lo) . Fo tomic ro graf ia co m n i có i s c ruz ad os . 33 Figura 12 - Fotomicrofotografia mostrando o minério disseminado com textura de intercrescimento entre os sulfetos pirrotita ( rosa claro ) e pentlandita (amarela), magnetita (cinza) e serpentina (preto). Figura 11 - Fotomicrofotografia da Formação Ferrífera Bandada evidenciando uma alternância de bandas de cummingtonita (castanho) e bandas de ferroactinolita ( verde) com a presença de sulfetos associados. Destaca-se a presença de cristais de quartzo deformados (branco) em matriz de anfibó lio . Fotomicrograf ia com nicóis cruzados. 34 Figura 13 A, B - Fotomicrografia do minério intersticial. A. Destaque dos sulfetos pirrotita e plentandita envolvendo amendôas de serpentina, com inclusões de magnetita. Fotomicrografia sob luz ref letida. B. Destaque para a forma amendoada sigmoidal dos grãos de serpentita. Fotomicrografia sob luz transmitida. A B 35 Figura 15 - Amostra de Minério Brechóide Tipo BR2 com clastos i rregulares de serpentinito (preto) envolvidos por uma massa de sulfetos (amarelado). Figura14 -Fotomicrofotografia do Minério Brechóide Tipo BR1. Observa-se uma matriz sulfetada composta predominantemente por pirrotita (rosa claro)e pentlandita (amarela). A magnetita localiza-se no interior dos c lastos de serpentin ito. 2 cm 36 Figura 17 - Fotomicrofotografia do Minério Tipo “SC” (preto) destacando sua loca lização preferencial junto às bandas de ferroactinoli ta (esverdeado). Fotomicrografia com nicóis cruzados. Figura16 - Amostra do Minério Tipo “SU”. Observa-se clastos de talco de forma amendoada (preto e esverdeado) circundados por su lfetos (amarelo) configurando faixas miloníticas. 2 cm 37 Capítulo IV Geologia estrutural Segundo o modelo estrutural da Jazida Fortaleza de Minas de SANTOS (1996) a foliação na área da jazida tem caráter amendoado anastomosado e é marcada por xistosidade, bandamento composicional, foliação milonítica e aleitamento com relação de paralelismo entre as feições. Os contatos litológicos e entre os minérios são paralelos à foliação e acompanhados de zonas de cisalhamento rúpteis-dúcteis. A variação na direção e no rumo de mergulho da foliação é devido ao amendoamento (resultado da articulação das zonas de cisalhamento rúptil-dúctil) bem desenvolvido em todas as suas escalas. A medida preferencial da foliação ao redor da jazida é N35W/80SW, com um pequeno desvio na direção preferencial da mina (N47W/83SW). Os mergulhos da foliação são para SW, sendo que um grande número ocorre em direção NE, como resultado do amendoamento dos litotipos. Este caráter foi também observado em profundidade neste trabalho e está expresso nos mapas de linhas de formas (Anexo 1 a 6). A lineação mineral e de estiramento observada em anfibólios, quartzo, magnetita e sulfetos é preferencialmente N57W/4SE, apresentando localmente valores de lineação de alto mergulho que ocorrem no plano NE-SW (N31E/87SW). SANTOS (1996) sugere que a jazida encontra-se em uma zona de cisalhamento, transcorrente sinistral, de caráter transtencional com uma movimentação de rumo. Os dados obtidas neste trabalho deferem dos apresentados por essa autora, sendo que as lineações de estiramento mineral não são sub-horizontais, e sem com ângulos de mergulho médio o que indica uma movimentação oblícua. No presente capítulo serão apresentadas as distintas estruturas geológicas, os dados estruturais levantados nos trabalhos de campo e posteriormente o tratamento estatístico. A Jazida Fortaleza de Minas é constituída por um corpo de sulfeto maciço explorado em uma cava de 1600 m de comprimento e 300 m de largura, atingindo a cota 940 no fundo do open piti. A diferença de cota já explorada é de aproximadamente 80 m. Esta mina possui as galerias 38 subníveis: 920, 919, 900, 870, 851, 833, 817, 801, 781 e 761. Todos os subníveis da mina estão divididos fisicamente por uma pequena galeria originada na rampa de acesso ao subterrâneo que possibilita determinar o norte e o sul de cada um. Foram levantados dados estruturais em todos os subníveis divididos em norte e sul, excluindo-se os subníveis 920, 919, 900 por questões de falta de segurança para percorrê-los e o subnível 761 por ainda estar em desenvolvimento. 4.1. Elementos estruturais 4.1.1. Foliação Neste trabalho foram medidas as atitudes de 731 planos de foliação, representados por foliação milonítica em anfibólio xistos, xistosidade e bandamento composicional no BIF e nos serpentinitos em lugares pontuais e com um espaçamento entre os pontos medidos de 10 m. Os pólos de atitude das foliação foram plotados em estereogramas Schmidt-Lambert com projeção no hemisfério inferior, utilizando o programa Stereonet (Geological Software -versão 3.03 ) (Figura 18). 1 % 2 % 3 % 4 % 5 % 6 % 7 % 8 % 9 % 10 % N = 731 Max. = 221 / 78 (A) 39 Figura 18 – Estereograma Schmidt-Lambert, hemisfério inferior, dos polos das atitudes das foliações totais na Jazida O`Toole. A. isolinhas, B. pontos. Como resultado de todas as medidas, foi possível observar que a foliação apresenta um máximo em torno de 221/78. A variação do mergulho entre SW e NE é devida ao amendoamento dos corpos, visualizado nos mapas de linhas de forma estrutural e nas seções verticais. (Anexos 1 a 3 e Anexos 5 a 26). Esta pequena variação na orientação das foliações, tanto na horizontal como na vertical, pode ser atribuída ao amendoamento dos litotipos e também a perturbações superficiais evidenciadas pelas estruturas pinch and swell no contato entre sulfeto maciço e rochas encaixantes. As distintas propriedades reológicas são responsáveis por estas perturbações superficiais. Para uma melhor visualização do comportamento geométrico da foliação na jazida, as análises estatísticas foram realizadas a partir do agrupamento de foliações em setor norte e sul. No setor norte foram obtidas 364 medidas incluindo os subníveis 781, 801, 833, 851 e 870 com um máximo de 226/78 (Figura 19 A). N = 731 (B) 40 (A) (B) Figura 19 – Estereogramas Schmidt-Lambert, projeção hemisfério inferior, dos polos das atitudes das foliações das porções norte e sul na Jazida Fortaleza de Minas. A. Norte, B. Sul. Para uma melhor visualização e interpretação dos dados de foliação foi produzido um mapa de isomergulhos da foliação ao longo do corpo com medidas dos subníveis 781, 801, 817, 833, 851 e 870 e dentro das coordenadas locais N 1300 até N 2400, utilizando o software Surfer (golden Software – versão 6.01). Normalmente os mapas de isovalores de qualquer variável estão relacionados a expressão de um plano horizontal. Neste caso e para evidenciar as anomalias no plano do corpo do minério, que se encontra com orientação N 45 W e um mergulho de 78o a 80o para SW, realizou-se o mapa dos valores de 1 % 2 % 3 % 4 % 5 % 6 % 7 % 8 % 9 % N = 364 Max. = 226/78 N = 364 1 % 2 % 3 % 4 % 5 % 6 % 7 % 8 % 9 % 10 % 11 % N = 367 Max. = 220/80 N = 367 41 Na figura 20 evidenciam-se lineamentos de valores médios que se assemelham as orientações das lineações de estiramento mineral. Esta é uma observação curiosa. O mapa de isovalores desta figura representa o plano do corpo do minério com suas formas e anomalias. 42 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 Figura 20 - Mapa de isovalores de mergulho. 2400N 2200N 2000N 1800N 1600 N 1400N 781 até 870 SE NW 43 4.1.2. Lineação Foram levantadas 138 medidas de lineações minerais e de estiramento. Estes dados foram obtidos no plano XY (plano da foliação) em rochas de granulometria grossa, representadas pelos anfibólios xistos e BIFs. As medidas foram tomadas no mesmo ponto das foliações, verificada a viabilidade de execução de cada uma. As lineações foram plotadas em estereogramas Schmidt-Lambert com projeção no hemisfério inferior, utilizando o software Stereonet (Geological Software -versão 3.03 ) (Figura 21). As atitudes máximas destas lineações correspondem à 137 / 54, representando 11%, com o máximo principal e máximo secundário de 326 / 49 representando 4% . (A) Figura 21 - Estereograma Schmidt-Lambert, hemisfério inferior, das lineações totais na Jazida Fortaleza de Minas. A. isolinhas, B. pontos. 1 % 2 % 3 % 4 % 5 % 6 % 7 % 8 % 9 % 10 % 11 % N = 138 Max. Principal 137/54 Max. Secundário 326/49 N = 138 44 1 % 2 % 3 % 4 % 5 % 6 % 7 % 8 % 9 % 10 % 11 % 12 % N = 83 Max. principal = 135 / 54 Max. secundário = 327 / 51 As análises estatísticas foram realizadas separadamente nos setores norte e sul da jazida. No setor norte foram obtidas 83 medidas, incluindo os subníveis 781, 801, 833, 851 e 870. Como resultado o máximo principal correspondente a 14% foi de 135 / 54 e o máximo secundário foi de 327 / 51 representando 3.8 % (Figura 22 A). No setor sul foram obtidas 55 medidas, incluindo os subníveis 781, 801, 817, 833, 851 e 870. O máximo apresentado foi de 135 / 46 representando 14%, e o máximo secundário foi de 329 / 41 correspondendo a 3% (Figura 22 B). (A) (B) Figura 22 – Estereogramas Schmidt-Lambert, projeção hemisfério inferior, das lineações nas porções norte e sul na Jazida Fortaleza de Minas. A. Norte, B. Sul. N = 83 1.8 % 3.6 % 5.5 % 7.3 % 9.1 % 10.9 % N = 55 Max. principal = 135 / 46 Max. secundário = 5 / 63 N = 55 45 Observa-se que no setores norte e sul os máximos principais são iguais, apresentando uma pequena variação quanto ao mergulho da lineação, que na porção norte é de 54º e na sul é de 46º. No esquema de amostra de mão de anfibólio xisto visualiza-se o plano da foliação com a lineação mineral destacando o alto mergulho (Figura 23). 46 Figura 23 - Detalhamento da foliação milonítica (Sn) do Anfibólio xisto em amostra de mão, com indicação da lineação de estiramento mineral (Lm) vista no plano XY. Lm Anfibólio Quartzo 1.25 cm Lm Sn 47 4.1.3. Juntas Foram levantadas 206 medidas de juntas na superfície e subsuperfície. Estas medidas também foram separadas em setores norte e sul, conforme a disposição das galerias em relação ao acesso principal dos subníveis. Realizou-se medidas de juntas separadamente na lapa, na capa e na cava. Os resultados estão expressos nos seguintes planos de juntas: 1. Juntas norte (Figura 24 A): O fraturamento do setor norte da jazida está representado por 5 máximos: 207 / 55, 309 / 47 e 130 / 80. 2. Juntas sul (Figura 24 B): No setor sul os máximos estão em: 176 / 72, 297 / 77 e 94 / 85 . 3. Juntas da lapa (Figura 25 A): Os máximos são: 173 / 86, 204 / 45, 264 / 45, 269 / 82, 321 / 63 e 300 / 86. 4. Juntas da capa (Figura 25 B): Foram determinados os máximos: 225 / 84, 230 / 45, 324 / 65, 97 / 47 e 109 / 79. 5. Juntas da cava (Figura 26): Máximos de 237 / 49, 297 / 80, 320 / 62, 109 / 78 e 99 / 45. 6. Juntas totais (Figura 27): Máximos de 298 / 73, 211 / 65, 306 / 67, 355 / 77, 97 / 47 e 106 / 80. Os resultados acima não incluem medidas dos níveis 919 e 920 porque estes mostraram um padrão caótico, isto é, sem a delimitação de máximos. Uma das possíveis causas deste comportamento pode estar relacionada a exploração da cava, cujo piso está localizado 20m acima dos subníveis mencionados, o que gera interferência entre as juntas naturais e aquelas produzidas na operação de lavra (detonações). 48 1 % 2 % 3 % 4 % 5 % N = 81 Planos 1 = 176 / 72 2 = 297 / 77 3 = 94 / 85 1 2 3 1 % 2 % 3 % 4 % 5 % 6 % 7 % 1 2 N = 64 Planos 1 = 207 / 55 2 = 309 / 47 3 = 130 / 80 3 (A) (B) Figura 24 – Estereogramas Schmidt-Lambert, projeção hemisfério inferior, dos polos das juntas nas porções norte e sul na Jazida Fortaleza de Minas. A. Norte, B. Sul. N = 64 N = 81 49 (A) (B) Figura 25 – Estereogramas Schmidt-Lambert, projeção hemisfério inferior, dos polos das juntas na lapa e na capa da Jazida Fortaleza de Minas. A. Lapa, B. Capa. 1 % 2 % 3 % 4 % N = 55 Planos 1 = 173 / 86 2 = 204 / 45 3 = 264 / 45 4 = 269 / 82 5 = 321 /63 6 = 300 / 86 1 2 3 4 5 6 N = 55 1 % 2 % 3 % 4 % N = 123 1 = 225 / 84 2 = 230 / 45 3 = 324 / 65 4 = 97 / 47 5 = 109 / 79 1 2 3 4 5 N = 123 50 (A) (B) Figura 26 - Estereograma Schmidt-Lambert, hemisfério inferior, dos polos das juntas na cava da Jazida Fortaleza de Minas. A. isolinhas, B. pontos. 1 % 2 % 3 % 4 % 5 % 6 % N = 61 1 = 237 / 49 2 = 297 / 80 3 = 320 / 62 4 = 109 / 78 5 = 99 / 45 1 2 3 4 5 N = 61 51 (A) (B) Figura 27 - Estereograma Schmidt-Lambert, hemisfério inferior, dos polos das juntas totais da Jazida Fortaleza de Minas. A. isolinhas, B. pontos. 1 % 2 % 3 % 4 % N = 206 1 = 211 / 65 2 = 298 / 73 3 = 306 / 67 4 = 355 / 77 5 = 97 / 47 6 = 106 / 80 1 2 34 5 6 N = 206 52 A análise dos resultados dos estereogramas de juntas dos setores norte e sul, destaca diferenças quanto à orientação dos máximos, sendo que no setor norte a direção é NE / SW e NW / SE, e no setor sul NE / SW e N-S, W- E. Em relação ao mergulho, no setor norte há uma oscilação entre valores médios à altos (45º a 80º) e no setor sul os valores são praticamente altos (72º a 85º). Na lapa as juntas possuem uma orientação NW / SE, N-S e NE / SW, apresentando valores de mergulho entre 45º e 90º. Neste caso existe um trend de fraturamento NE / SE paralelos e subparalelos ao plano da foliação. A capa apresenta máximos pontuais próximos ao trend de valores mencionado anteriormente, com exceção dos grupos de juntas 4 e 5 que formariam um par conjugado. As juntas da capa tem orientação NE / SW , NW / SE e N-S, sendo as primeiras com atitude de mergulho para NW , as segundas para SW e as ultimas para E. Na cava o mesmo padrão observado na capa é mantido. Com base no estereograma das juntas totais é possível aplicar o modelo teórico de Riedel para os dados levantados na Jazida For taleza de Minas (Figura 28). (A) (B) Figura 28 – A. Estereograma Schmidt-Lambert, hemisfério inferior, dos máximos das juntas totais. (Em vermelho a orientação geral do corpo). B. Estereograma Schmidt-Lambert, hemisfério inferior, dos máximos das juntas totais, com mergulhos verticais. (Em vermelho a orientação geral do corpo). R` T R R T R` 53 Com freqüência ocorrem arranjos de juntas conjugadas na capa e na unidade anfibólio xisto, cuja bissetriz aguda é paralela a zona de cisalhamento (N45W), delimitando corpos de rochas onde são observadas estruturas sigmóides que indicam o sentido da movimentação (Figura 29). Figura 29 - Bloco diagrama de falhas conjugadas observadas no nível 850, na capa no anfibólio-xisto. Em verde, destaque nas sigmóides de foliação com movimentação inversa. Em azul, a bissetriz aguda das falhas conjugadas, com orientação paralela ao corpo do minério (N 45 W). Sigmóides de foliação 50 cm Capa Minério Lapa 52 4.1.4. Dobras Na jazida O’toole ocorre uma grande variedade de dobras, em escala micro e mesoscópica, com uma variação desde intrafoliais, isoclinais até dobras de comprimento de onda de vários metros, na maioria assimetricas. Foram observadas, também, dobras de arrasto que ocorrem no contato entre o minério e as rochas encaixantes. Essas estruturas apresentam planos axiais paralelos tanto à foliação, como aos contatos e ao bandamento composicional. No bandamento composicional do BIF podem ser reconhecidas dobras intrafoliais e isoclinais dos tipos M, S e Z) com plano axial vertical (Figura 30). Figura 30 – Seção vertical paralela à frente de lavra do subnível 900 destacando os distintos tipos de dobras. Minério Formação ferrífera bandada Dobra em S Dobra em Z Dobra em M50 cm 53 No teto da galeria do subnível 851, foram observadas dobras com plano axial vertical no BIF (Figura 31). Figura 31 – Vista em planta do dobramento do BIF no teto do subnível 851, com plano axial vertical. 2 m0 M inér io Tal co xi sto M i nér io 54 4.1.5. Zonas de cisalhamento Na galeria 870 N ocorre uma zona de cisalhamento secundária na capa de aproximadamente 3 metros de largura, com orientação 130/75, de movimentação dextral que produz o estrangulamento do corpo do minério passando de uma direção 2960 a 3360. Zonas de cisalhamento com esta orientação e também SE-NW foram interpretadas no mapa de linhas de forma estrutural . 4.1.6. Indicadores Cinemáticos Os indicadores cinemáticos encontrados na mineração correspondem aos descritos para regimes dúctil e rúptil, tanto em escala macroscópica, mesoscópica quanto em microscópica. Na escala macroscópica pode-se observar sigmóides assimétricos no corpo do minério, desenhados nos mapas pela intersecção de traços estruturais, com orientação N-S e E-W ou NE-SW. Em escala mesoscópica, os principais indicadores cinemáticos são as estruturas S-C, observadas no plano X Z, ou seja, no teto da galeria (Figura 32). Figura 32 – Vista em planta de estruturas S-C observadas no teto da galeria. 55 Um segundo indicador em escala mesoscópica está representado por dobras de arrasto produzidas no contato entre o BIF e o minério na lapa ou entre o serpentinito e o minério, também na lapa, podendo atingir dobras em bainha com vergência para o sudeste com indicação de movimentação sinistral. Em escala microscópica, foram encontrados diversos indicadores cinemáticos, como estruturas S-C, faixas de recristalização de porfiroblastos e crescimento de minerais fibrosos nas mesmas (strain fringes). Os porfiroblastos observados podem ser do tipo δ representado pelas faixas de recristalização rotacionadas (Amostra F7XZ1, Prancha 1, Figura 1) indicando um sentindo de movimentação sinistral, ou do tipo σ representadas por faixas de recristalização assimétricas não rotacionadas (Amostra F7XZ5, Prancha 1, Figura 2) indicando um sentido de movimentação também sinistral. Nas faixas de recristalização de um porfiroblasto de anfibólio foi verificado o crescimento de serpentinito, configurando a estrutura strain fringes (Amostra F4XZ1, Prancha 2, Figura 1). Finalmente, em escala microscópica, foi possível observar microfraturas antitéticas no porfiroblasto anfibólio, indicativo de movimentação sinistral, entretanto essa observação foi escassa (Amostra OP1XZB.NX, Prancha 2, Figura 2). Estes dados confirmam que o sentido principal de cisalhamento é sinestral com bloco NE subindo e bloco SW (capa) descendo. 58 4.1.7. Análise de deformação A análise de deformação (strain) auxilia no entendimento e interpretação das mudanças geométricas sofridas pelos corpos geológicos (rochas e minérios). Neste trabalho realizou-se uma análise de strain em 4 amostras nos planos XZ e YZ do corpo do minério, visando caracterizar processos deformacionais ocorridos. As amostras são de sulfeto maciço com fragmentos das rochas encaixantes, na maioria dos casos serpentinito de granulometria fina. Os parâmetros obtidos foram razão de strain Rs, flutuação e obliqüidade de θ’ em torno do eixo X, representadas nas figuras 33 a 36. Método de Fry Desenvolvido por FRY (1979), investigando as mudanças nas distribuições de objetos em uma rocha submetida à deformação. Os marcadores da rocha devem estar dispersos para, então, serem tratados como marcadores passivos em uma matriz homogeneamente deformada. A deformação homogênea deve atuar sobre uma área grande o bastante para conter centenas de objetos, contudo, sem apresentar um valor deformacional muito alto (BRAGA, 2001). De uma maneira geral, o método considera um agregado com partículas de uniformes dimensões, estatisticamente, que produzem uma série de centros vizinhos. Desta forma, uma determinada partícula apresenta todos pontos vizinhos distribuídos espacialmente refletindo o tamanho médio da mesma e o tipo de empacotamento. Neste trabalho o método de Fry foi aplicado utilizando o programa INSTRAIN, que fornece o gráfico de Fry (1979) e o Fry normalizado (ERSLEV, 1998). O Fry normalizado,normaliza as distâncias que unem os centros dos objetos marcadores, eliminando o tamanho do grão como variável, diminuindo a indefinição de contornos em muitas figuras resultantes (BRAGA, 2001). 59 Método de R f/Φ Este método foi desenvolvido por RAMSAY (1967) e parte do pressuposto que, quando uma elipse inicial (com elipticidade Ri) é deformada homogeneamente, a forma resultante é também elíptica. A elipticidade final (Rf) depende diretamente da forma e orientação da elipse inicial e do elipsóide de deformação. A base do método é o gráfico de Rf contra Φf . A partir de uma linha de referência ou corte a ser analisado, mede-se o ângulo Φf entre esta linha e o eixo maior de cada marcador e a partir da relação entre a dimensão dos dois obtém-se o valor de Rf. Os diversos pontos deverão se situar sobre ou em torno de uma curva simétrica em relação a uma linha com um determinado valor de Φf, que representa o ângulo existente entre a extensão tectônica principal e a direção da linha de referência. Os valores de Rf máximos e mínimos são lidos ao longo do eixo Φ . No gráfico Rf/Φ há uma sistemática variação na orientação dos eixos maiores, sendo a diferença angular entre os eixos maiores das orientações uma medida desta variação. Esse ângulo é denominado de ângulo de flutuação (2Φ máx) e é uma função dos valores relativos de Ri e de Rs. Assim, quando Rs>Ri a flutuação é bastante pequena, diminuindo gradativamente à medida que aumenta a deformação. Preparação do material Foram tomadas amostras orientadas no corpo do minério que resultaram na confecção de lâminas delgadas, cortadas nos planos XZ e YZ. Posteriormente as lâminas foram projetadas com projetor de slides e filtro polarizador sob uma folha de tamanho A4, sendo desenhados os contornos dos marcadores. Utilizando o AutoCad 2000, digitalizou-se os eixos maiores e menores dos fragmentos e com a utilização da rotina Elipse.lsp os arquivos de extensão DWG foram transformados em DAT que contém as coordenadas XY dos pontos extremos dos eixos maiores dos fragmentos. Finalmente, utilizando o programa INSTRAIN 3.02 foram calculadas a razão de instrain (Rsxz e Rsyz) pelo método Fry e R f/Φ, obtendo-se a elipiticidade média do objeto (MOE), o ângulo θ ‘entre o eixo maior da elipse e a linha de referência (foliação) e o erro médio, no primeiro método. No método R f/Φ é possível obter o Rs em cada plano (média harmônica e aritmética), o ângulo de flutuação (± 2Ф) e o valor de Ф. 60 Resultados do método R f/Φ Na amostragem 361, pelo método R f/Φ foram obtidos os seguintes valores de Rs: 2.40 para o plano XZ e 2.53 para o plano YZ e valores de flutuação de ± 63 (XZ) e ± 64 (YZ) (Figura 33). Na amostra 761n, pelo mesmo método foram obtidos os valores de Rs: 2.3 para o plano XZ e 2.1 para o plano YZ e valores de flutuação de ± 56 (XZ) e ± 54 (YZ) (Figura 34). Na amostra 761s, os valores de Rs: 2.34 para o plano XZ e de 2.18 para o plano YZ e valores de flutuação de ± 55 (XZ) e ± 51 (YZ) (Figura 35). Para a amostra 781s os valores de Rs no método R f/Φ foram: 2.0 para plano XZ e 2.1 para o plano YZ e valores de flutuação de ± 58 (XZ) e ± 55 (YZ) (Figura 36). 64 (B) - YZ (D) Phi: 3.001 +/- 62.232 Elipticidade: variação (n= 50): 1.057 a 43.582 M. A.: 4.985 +/- 6.942 M.H.: 2.338 Phi: - 7.443 +/- 63.538 Elipticidade: variação (n= 74 ): 1.04 5 a 42.3 38 M. A.: 5.311 +/- 6.671 M.H.: 2.522 Figura 33. R f/ø da amostra 361N. (A) plano XZ, (B) plano YZ. (C e D) contorno dos marcadores. M.A. Media aritmética M. H. Média harmõnica 361 XZ ( A) - XZ 6.4 mm 6.5 mm 361N YZ ( C) 65 Phi: -2 .305 +/-56.094 Eliptic idade: variação (n= 85 ): 1.03 2 a 14.902 M. A.: 3.763 +/- 3.323 M.H.: 2.252 Phi: -8.530 +/-53.831 Elipticidade: variação (n= 56 ): 1.011 a 15.214 M. A.: 3.277 +/- 3.068 M.H.: 2.018 (B) - YZ ( A) - XZ Figura 34. R f/ø da amostra 761 N. (A) plano XZ, (B) plano YZ. (C e D) contorno dos marcadores M.A. Media aritmética M. H. Média harmõnica 5 mm 761 N XZ 2 mm 761N YZ (D) (C) 66 Phi: -8 .371 +/-54.783 Elipticidade: variação (n= 120): 1.0 24 a 31.574 M. A.: 4.336 +/-4.729 M.H.: 2.336 Phi: 15.272 +/-50.802 Elipticidade: variaçã o (n= 68): 1.002 a 51 .699 M. A. : 4.977 +/-8.097 M.H.: 2.185 (B) - YZ ( A) - XZ Figura 35. R f/ø da amostra 761 S. (A) plano XZ, (B) plano YZ. (C e D) contorno dos marcadores. M.A. Media aritmética M. H. Média harmõnica 11.5 mm 761 S XZ 4.5 mm 761 S YZ (D) (C) 67 Phi: -0 .506 +/-57.989 Elipticidade: variação (n= 116): 1.001 a 32.132 M. A.: 3.397 +/- 4.041 M.H.: 1.962 Phi: 0.743 +/-54.947 Elipticidade: variação (n= 113): 1.006 a 33.258 M. A.: 3.846 +/- 5.207 M.H.: 2.038 (B) - YZ ( A) - XZ Figura 36. R f/ø da amostra 781 S. (A) plano XZ, (B) plano YZ. (C e D) contornos dos marcadores. M.A. Media aritmética M. H. Média harmõnica 1 cm 781 S XZ 5mm 781 S YZ (D) (C) 68 Os valores de Rs nos distintos planos, XZ e YZ não apresentam grande diferença entre si e a plotagem dos parâmetros de Rs no diagrama de Flinn indica o posicionamento dos elipsóides nos campos deformacionais de constrição, achatamento ou deformação plana ( Figura 37). 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 K = 0 K = 1K = R y z 361 781 N 761 S761 N Figura 37 – Projeção em diagrama de Flinn dos valores representativos das amostras analisadas. Isto confirma caráter oblato da elipsóide de deformação ou seja corpos com geometria tipo “panqueca” refletido tanto nas amêndoas das rochas encaixantes como também no corpo do minério. 69 Capítulo V Modelagem 3D Como mencionado nos objetivos, este trabalho propõem-se a configuração de um modelo 3 D que permita a visualização do corpo do minério e os distintos corpos das unidades litológicas, através da utilização do Software DATAMINE STUDIO. Com as informações de furos de sondagem e amostra de canaletas foram elaboradas seções verticais de 400 m de extensão e interpretação de profundidade até o nível 700. O espaçamento adotado nas 22 seções verticais foi de 50m entre cada uma, atingindo um comprimento total de 950m desde a coordenada local N 1450 até N 2400 (Anexo 4 – Mapa Geológico). No Mapa Geológico observa-se a orientação das seções verticais (Anexo 4). As informações das bocas dos furos possibilitaram a restituição da topografia original (Anexo 5). A Figura 38 apresenta os dados de furos e canaletas em 3D nas distintas galerias, o que possibilita a elaboração das seções verticais apresentadas na figura seguinte (39). Na Figura 40 estão representados os furos que resultam na modelagem do corpo do minério e das demais litologias das rochas encaixantes. A Figura 41 destaca o corpo do minério na capa com indicações dos eixos X e Y do elipsóide de deformação, e também esquematiza o plunge das lineações de estiramento mineral para SE e NW. Na Figura 42 estão representados os corpos de Bifs com relação ao corpo do minério. Os Bifs são mais abundantes no setor N e na lapa. Na capa, estes corpos apresentam uma distribuição mais homogênea nos setores N e S. As Figuras 43 e 44 destacam a relação entre os serpentinitos e o corpo do minério. Na Figura 43 a vista relaciona-se a lapa onde a distribuição é homogênea. Na 44 a vista da capa destaca uma concentração de corpos de serpentinitos no setor N. As figuras 45 e 46 representam os corpos de talco-xisto em relação ao corpo do minério. Os corpos de talco-xisto são mais conspícuos, de forma amendoada e mais abundantes no setor S, tanto na lapa como na capa. 70 A última fig