As jazidas pesquisadas e lavradas pela Samarco estão localizadas na porção leste do Quadrilátero Ferrífero, a sul da Serra do Caraça, abrangendo os municípios de Mariana e Ouro Preto, MG (figura 3.3).
Geologicamente, a reserva da Samarco está presente no contexto do Complexo Alegria, sendo parte integrante da estrutura tectônica do Sinclinal Alegria.
13 Figura 3.3 – Mapa geológico simplificado do Quadrilátero Ferrífero (modificado de Dorr, 1969; extraído de Mendes 2011) com destaque para localização de algumas das principais jazidas de minério de ferro. Al – Alegria; ITIT – Itatiaiuçu; CF – Córrego do Feijão; AC – Águas Claras; CM – Capitão do Mato; MP – Mina do Pico; MF – Mina de Fábrica; CP – Casa de Pedra; BRU – Brumafer; GS – Gongo Soco; BAU – Baú; FZ – Fazendão; TO – Timbompeba; CE – Conceição; HTC – Itabira e CA – Cauê.
De acordo com Hasui et al. (1994), a estrutura sinformal de Alegria originou-se a partir de movimentos diferenciais de massa de sentido leste-nordeste para oeste-noroeste, em regime dúctil, durante um evento regional de cavalgamento.
14 Segundo Januzzi & Alkmim (1989) e Chemale Jr. et al. (1991) a estruturação desta região ocorreu por falhas de empurrão de traço curvo que rotacionaram e comprimiram os metassedimentos do Supergrupo Minas no Sinclinal Santa Rita, contra a porção sudeste do maciço quartzítico do Caraça. Estruturas em rampas frontais de cavalgamento provocaram o adelgaçamento do Sinclinal Santa Rita contra o maciço do caraça (Silva e Gibotti, 1989; Chemale Jr. et al., 1991; Castro Alves, 1991; apud Rosière et al., 1993).
A gênese dos minérios de Alegria é atribuída aos processos tectono-metamórficos sobre os sedimentos ferríferos originais superpostos por processos de enriquecimento supergênicos que ocorreram no Cenozóico (Hasui et al., 1994; Costa et al., 1998). Litologicamente, na região de Alegria afloram quase todas as unidades do Supergrupo Minas e Grupo Itacolomi, representados pelas formações Moeda, Batatal, Cauê e grupos Piracicaba, Sabará e Itacolomi. Estão presentes ainda diques e soleiras de rochas básicas e crostas lateríticas e depósitos de tálus.
A formação Cauê é constituída por formações ferríferas bandadas metamorfizadas. O ambiente deposicional dos sedimentos ferríferos originais pode ser atribuído a uma grande plataforma continental, onde a precipitação química ocorreu em grandes períodos transgressivos, ocorrendo deposição de sedimentos de fácies óxidos, silicato e carbonato (Rocha, 2008).
As transformações mineralógicas e texturais que os itabiritos do Complexo Alegria foram submetidas são resultados dos processos tectono-metamórficos sobre os sedimentos ferríferos originais associados aos processos de enriquecimento supergênicos durante o Neógeno, além das variações condicionadas à deposição da formação ferrífera. Ao final, tem-se como resultado de todos esses processos uma imensa variedade de tipos de minérios e rochas associadas (Rocha, 2008).
De acordo com Rocha et al. (2012) os principais óxidos e oxi-hidróxidos de ferro presentes nos itabiritos da Mina de Alegria são, em ordem crescente:
1) Hematita: que ocorre principalmente sob a forma de martita e em menor proporção sob a forma lamelar ou especular;
2) Goethita: presente sob diversas formas, botrioidal, maciça, fibrosa (pseudomórfica de anfibólios) e terrosa;
3) Magnetita: normalmente encontra-se em processo de martitização e apresenta- se em menor proporção do que os demais.
15 O quartzo é o principal mineral de ganga, além dos argilominerais (caulinita e gibbsita) e traços de mica, que ocorrem em pequenas proporções (Rocha et al. 2012).
A goethita terrosa (“limonita”) e os argilominerais constituem um grupo de constituintes secundários, que, apesar de menos expressivos, quando comparados aos principais constituintes do minério, requerem uma atenção especial pelos efeitos nocivos que podem causar no tratamento do minério, gerando lamas e arrastando consigo impurezas diversas, das quais as mais críticas são o fósforo e o alumínio (Rocha & Brandão, 1996).
3.4.1 Hematita
A hematita cristaliza-se no sistema hexagonal, classe trigonal-escalenoédrica. Apresenta dureza entre 5,5 e 6,5 com densidade entre 4,9 e 5,3, em cristais puros 5,2. Os cristais são de morfologia muito diferentes, podendo estar sob a forma de placas delgadas agrupadas em forma de rosetas, mais raramente podem ser nitidamente romboédricos, usualmente terrosa, ou em configurações botrioidais a reniformes. Apresentam brilho metálico e cor azul do aço, as variedades terrosas são opacas. A cor do traço é vermelho sangue (Santos, 2002; Costa, 2005; Rocha, 2008).
A variação cristalina com brilho metálico é conhecida como hematita especular ou especularita e estrutura lamelar como hematita micácea (Santos, 2002).
A martita ou hematita martítica é o termo empregado à hematita que ocorre em cristais octaédricos ou dodecaédricos, pseudomórficos da magnetita (Santos, 2002).
Ao microscópio de luz refletida, a hematita apresenta-se fortemente brilhante e branca, pura quando não comparada a outros minerais, ou em tom levemente cinzento. É anisotrópica e com o pleocroísmo de reflexão fraco, desde branco a azul acinzentado pálido. Refletividade moderada (22% a 28% no ar) e pode apresentar reflexões internas de cor vermelha viva (Santos, 2002; Rocha, 2008).
As propriedades estruturais da hematita são fortemente dependentes das condições de formação. Geralmente, existe uma forte tendência ao idiomorfismo. A hematita formada a altas temperaturas é desenvolvida sob a forma de cristais robustos. As hematitas geradas em locais de contato metassomático são, com frequência, aproximadamente isométricas. A hematita é geralmente tabular e muitas vezes
16 desenvolve-se sob a forma de lâminas delgadas, facilmente onduladas durante o processo tectônico (Ramdohr, 1980 apud Rocha, 2008).
Em região de mais alto grau metamórfico, como é o caso do leste do Quadrilátero Ferrífero (Rosière & Chemale Jr., 2000), as hematitas tendem a recristaliza-se em grãos mais alongados, uma vez que o cristal de hematita cresce com seu eixo maior paralelo à direção de maior extensão e o menor eixo paralelo à direção de maior compressão, resultado em cristais tabulares e lamelares de hematita (Mendes, 2011). Sob condições supergênicas, a hematita parece ser o componente mais estável das formações ferríferas bandadas (Morris, 1985).
Processos metamórficos ou supergênicos atuantes na gênese do minério foram responsáveis pela geração da hematita martítica, a partir da magnetita. A hematita martítica metamórfica ocorre próximo às zonas de alta deformação, onde a migração de fluidos permitiu a difusão de átomos de oxigênio segundo planos do retículo cristalino da magnetita (Rocha, 2008). A hematita martítica de origem supergênica é gerada a partir da oxidação da magnetita, sob diferentes graus de alteração e, consequentemente, diferentes graus de porosidade (Santos, 2002; Rocha, 2008). Na jazida de Alegria, a hematita, sob suas diversas gerações e formas, é o mineral mais abundante, ocorrendo em cristais octaédricos pseudomorfos da magnetita (martita), em cristais lamelares ou placóides (especularita) e em concreções e preenchimento de cavidades (Rocha, 2008).
A hematita especular mais expressiva corresponde a cristais hipidiomórficos a idiomórficos de dimensões variando entre 0,02mm e 0,3mm, orientados paralelamente ou subparalelamente ao plano de foliação principal, definindo uma trama lepidoblástica ou milonítica, associada a zonas de alta deformação (Rocha, 2008).
3.4.2 Magnetita
A magnetita cristaliza-se no sistema isométrico, classe hexaoctaédrica. É fortemente magnética, opaca, com brilho submetálico preto do ferro, com tons variados de marrom ou cinza, azul do aço em partes intemperizadas. Usualmente é maciça granular, com granulação grossa ou fina. Apresenta dureza entre 5,5 e 6,0 e densidade de 5,2 (Santos, 2002; Costa, 2005; Rocha, 2008).
17 É composta essencialmente por 72,4% de Fe e 27,6% de O. Entretanto, algumas análises podem mostrar consideráveis porcentagem de Mg e Mn2+ substituindo o Fe2+ e Al, Cr, Mn3+ e Ti4+ substituindo o Fe3+ (Santos, 2002).
A magnetita, quando comparada à hematita, é mais estável a alta temperatura e baixa pressão (Santos, 2002; Rocha, 2008).
Ao microscópio de luz refletida, a magnetita apresenta-se com reflectância moderada, de cor cinza, com tonalidades variáveis de marrom claro (Rocha, 2008).
Nos minérios da mina de Alegria, a magnetita é o óxido de ferro original, o mais antigo, e o menos expressivo dentro da reserva. Ocorre formando agregados com outros minerais de ferro, em bandas que se intercalam com bandas quartzosas. Os cristais de magnetita encontram-se, em sua maioria, martitizados apresentando estrutura em treliça (Rocha, 2008).
Para o Complexo Alegria, o termo magnetita refere-se a magnetita não estequiométrica, estudada por Morris (1983) nos minérios de ferro da Província de Hamersley, na Austrália. Na literatura é conhecida pela denominação de kenomagnetita (Rocha, 2008).
3.4.3 Goethita
A goethita cristaliza-se no sistema ortorrômbico, classe bipiramidal, com seus cristais na forma acicular, maciça, reniforme, estalactítica e em agregados fibrosos radiais. Apresenta dureza entre 5 e 5,5 e densidade de 4,3. Tem brilho adamantino a opaco, podendo ser sedoso em algumas variedades finamente escamosas ou fibrosas. Sua coloração pode variar de castanho amarelada a castanho escuro e possui traço amarelo (Rocha, 2008).
Em microscópio de luz refletida apresenta coloração cinzenta, com anisotropia média e em seções delgadas é amarela a vermelha alaranjada (Santos, 2002).
A goethita é um mineral tipicamente formado sob condições oxidantes como produto de intemperismo dos óxidos de ferro. A goethita é o principal formador dos chamados “chapéu de ferro”, cobertura de canga sobre os depósitos de formações ferríferas (Santos, 2002).
18 Na jazida de Alegria, a goethita é um dos minerais mais abundantes, junto com a hematita (Rocha, 2008). Pode apresentar diversas feições, tais como botrioidal, maciça, porosa, terrosa e fibrosa (Rocha et al., 2011).
Nos itabiritos a goethita substitui o quartzo, a magnetita e a martita. A geração principal da goethita e, nitidamente a mais antiga, tem como característica principal a goethita substituindo o quartzo, óxidos e silicatos de ferro, sem alterar a estrutura original dos itabiritos. A substituição ocorre preferencialmente no centro dos cristais de magnetita, preservando lamelas de hematita martítica, resultado em uma textura esquelética, muito comum na jazida de Alegria (Rocha, 2008).
Diferentes fases de goethita podem ocorrer como concreções ou crostas secundárias, apresentando estruturas diversas, fibrorradiada, coloforme, maciça e criptocristalina, originadas pela precipitação de hidróxidos de ferro ao longo de descontinuidades e espaços vazios (Veríssimo, 1999).
A goethita acicular desenvolve-se perpendicularmente aos cristais primários, que pode ser hematita ou quartzo e é formada por redistribuição do ferro carreado, o qual promove a cimentação das partículas (Morris, 1985).
A goethita fibrosa é resultante da alteração de anfibólios ferríferos da série cummingtonita/gruneria preexistentes, e algum quartzo, originando as goethitas pseudomórficas de anfibólios (Rocha et al., 2009).
Os elementos minoritários do minério de ferro, Al2O3, SiO2 e P (fósforo) encontra-se principalmente associados à goethita, em todas as suas feições morfológicas, principalmente a fibrosa e a botrioidal, seguida a maciça (Brandão et al., 2012).