O Quadrilátero Ferrífero está localizado na borda sul do Cráton do São Francisco (Almeida, 1977), caracterizado por um formato grosseiramente quadrangular dado pela distribuição dos metassedimentos, de idade Paleoproterozóica, preservados nas grandes estruturas sinclinais e, pela ampla distribuição das formações ferríferas bandadas que dão forma e contorno a uma das mais importantes províncias metalogenéticas do mundo (Rosière & Chemale Jr., 2000.; Rosière et al., 2008; Mendes, 2011).
O Quadrilátero Ferrífero pode ser divido, conforme proposto por Dorr (1969), em três grandes unidades litoestratigráficas: os complexos metamórficos granito-gnáissicos diferenciados do Arqueano, incluindo os Complexos Bação, Bonfim, Caeté, Congonhas e Belo Horizonte, sequências supracrustais vulcano-sedimentares do Arqueano do tipo greenstone belt, associadas ao Supergrupo Rio das Velhas, e sequências metasedimentares paleo-proterozóicas do Supergrupo Minas (figura 3.1 e 3.2).
Os complexos granito-gnáissicos do Arqueano constituem o embasamento cristalino da região, compreendendo, em sua grande maioria, gnaisses TTG bandados e migmatizados (Noce, 1998). De acordo com Machado et al. (1989), foram formados entre 3,0 e 2,6 Ga e retrabalhados durante o evento Transamazônico.
O Supergrupo Rio das Velhas é composto por uma sequência de rochas vulcano- sedimentares do Arqueano, constituindo estruturas antiformais irregulares, sendo subdividido nos grupos Nova Lima e Maquiné (Rosière & Chemale Jr., 2000.; Mendes, 2011). O Grupo Nova Lima é atribuído a uma sequência de rochas verdes do tipo greenstone belt, de idade arqueana, composto por rochas vulcânicas de composição ácida a intermediária, basaltos e komatiitos, formações ferríferas bandadas, metacalcários e rochas siliciclásticas (Dorr, 1969). O Grupo Maquiné é subdividido nas formações Palmital e Casa Forte (Dorr, 1969).
O Supergrupo Minas (SGM) faz contato com as rochas do Supergrupo Rio das Velhas por discordância angular e erosiva (Dorr, 1969) e engloba metassedimentos
4 plataformais de idade paleo-proterozóica. É subdividido em quatro unidades, Grupo Caraça, Grupo Itabira, Grupo Piracicaba e Grupo Sabará (Dorr, 1969).
Na base do SGM encontram-se metassedimentos detríticos pertencentes ao Grupo Caraça, datados de 2,65 Ga (Carneiro et al., 1995) como limite inicial de deposição do SGM, a partir de zircões detríticos, contidos nos metassedimentos. Essa sequência clástica é composta basicamente por conglomerados e quartzitos e é subdividida nas formações Moeda e Batatal.
O Grupo Itabira compreende as rochas formadas em um período de relativa estabilidade da plataforma com peneplanização e sedimentação química e carbonática (Carneiro et al., 1995). É subdividido nas formações Cauê e Gandarela (Dorr, 1969). As rochas presentes na Formação Cauê estão em contato gradacional com os filitos da Formação Batatal. A Formação Cauê engloba o grande volume de formação ferrífera bandada e corpos de minérios enriquecidos presentes no Quadrilátero. Ocorrem itabiritos fácies óxido, dolomítico e anfibolítico, além de filitos e dolomitos subordinados. Em contato gradacional estão as rochas carbonáticas calcíticas e dolomíticas da Formação Gandarela. Estão presentes também nesta Formação, filitos, metaconglomerados intraformacionais e finas camadas de itabiritos (Dorr, 1969). Babinski et al. (1995) apud Ribeiro (2003) propõe que a deposição das formações ferríferas teria ocorrido há cerca de 2,5 Ga enquanto que a sedimentação da Formação Gandarela é de 2,4 Ga.
O Grupo Piracicaba ocorre localmente em contato erosivo com as rochas do Grupo Itabira. É composto essencialmente por rochas sedimentares clásticas, pelíticas, psamíticas e químicas, constituindo filitos carbonáceos e ferruginosos, dolomitos, mármores e formações ferríferas bandadas (Dorr, 1969; Rosière & Chemale Jr., 2000). É subdividido nas formações Cercadinho, Fecho do Funil, Taboões e Barreiro (Dorr, 1969).
Em discordância erosiva sobre as rochas do Grupo subjacente, o Grupo Sabará consiste de uma sequência flysch, composta por metagrauvacas, filitos carbonáceos, metadiamictitos, metaconglomerados, formações ferríferas subordinadas e rochas metavulcânicas félsicas e intermediárias (Dorr, 1969). De acordo com Alkmim & Marshak (1998), a deposição do Grupo Sabará é relacionada à Orogenia Transamazônica. Carneiro et al. (1995) indicam que a sedimentação dessa unidade ocorre em 2,1 Ga, coincidente com o início do evento tectono-termal Transamazônico.
5 Figura 3.1 – Mapa geológico do Quadrilátero Ferrífero. Bizzi et al. 2001 apud Ferreira 2013. Baseado em Dorr (1969).
6 No topo do SGM está o Grupo Itacolomi, em contato por discordância angular e erosiva com as rochas do Grupo Sabará. É portanto, a unidade mais jovem do Quadrilátero Ferrífero. É constituída basicamente por uma sequência molássica composta por quartzitos, metarcósios e metaconglomerados, com seixos de formação ferrífera (Dorr, 1969).
Figura 3.2 – Coluna estratigráfica do Quadrilátero Ferrífero. Modificado de Alkmim & Marshak (1998).
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3.2 Formação ferrífera bandada
As formações ferríferas bandadas, também denominadas como BIF’s (Banded Iron Formation) foram definidas por James (1983) como rochas finamente acamadadas ou laminadas, com alternância de camadas de chert (ou seu equivalente metamórfico) com camadas compostas predominantemente por minerais de ferro, principalmente hematita e magnetita, silicatos ou carbonatos. A goethita é encontrada apenas em rochas intemperizadas.
As formações ferríferas datam desde o Arqueano até o Neoproterozóico, sendo que as formações paleo e mesoarqueanas são menos abundantes estatisticamente do que as neoarqueanas e paleoproterozóicas (James, 1983).
As formações ferríferas são classificadas do tipo Algoma ou Lago Superior com base nas associações mineralógicas, ambiente de deposição e idades. As formações do tipo Algoma estão relacionadas a rochas vulcânicas e aos cinturões de rochas verdes greenstone belt, comumente do Pré-cambriano inferior e Fanerozóico (James, 1983).
As formações ferríferas do tipo Lago Superior estão relacionadas à sequencia de rochas sedimentares plataformais paleoproterozóicas (James, 1983).
No Quadrilátero Ferrífero as formações ferríferas bandadas são denominadas de itabiritos (Eschwege, 1833), correspondendo a formações ferríferas bandadas metamorfizadas da fácies óxidos, compostos por óxidos de ferro na forma de magnetita, hematita ou martita e bandas de quartzo granular originados pela recristalização de bandas de chert e jaspe originais (James, 1954; Dorr, 1964).
Os itabiritos podem ser classificados em diferentes tipos composicionais, conforme proposto por Rosière & Chemale Jr. (2000). Segundo os autores, a distribuição dos diferentes tipos composicionais está condicionado por três fatores:
I. Composição original dos sedimentos na bacia: em virtude da influência dos processos geológicos, tais como, metamorfismo, alteração hidrotermal, deformação e etc. A real distribuição dos sedimentos é muito difícil de se avaliar.
II. Estruturação tectônica: o contraste da reologia dos diferentes tipos de rochas presentes na coluna estratigráfica do Quadrilátero Ferrífero resultou em uma estruturação interna extremamente complexa com superposição de dobras e
8 desenvolvimento de zonas de cisalhamento, obliterando diversas características sedimentares e diagenéticas.
III. Metamorfismo e processos hidrotermais: o processo metamórfico resulta em transformações mineralógicas, notáveis em fácies mais impuras com o aumento de componentes terrígenos com a cristalização de anfibólios e cloritas. Os processos hidrotermais provocam grandes modificações na composição original da formação ferrífera, podendo obliterar parcial ou completamente suas características “primárias”.
Além das reações metamórficas, que refletem principalmente nas associações mineralógicas dos silicatos, os itabiritos do Quadrilátero Ferrífero sofreram um intenso processo de oxidação e alterações hidrotermais, que podem ser verificados a partir de diferentes características mineralógicas (Rosière & Chemale Jr., 2000)., principalmente:
• Progressiva martitização da magnetita;
• Presença de cristais de hematita com habitus e morfologia atípica, indicando pseudomorfismo provavelmente em silicatos;
• Evidência de dolomitização de quartzo-itabiritos e transformação da dolomita em hematita;
• Evidência de talcificação;
• Microestruturas indicativas de mobilização sintectônica do ferro; • Existência de inclusões fluidas na hematita e
• Existência de veios de hematita cortando o bandamento.
Assim, os itabiritos podem ser classificados pelos seguintes tipos composicionais (Rosière & Chemale Jr., 2000):
I. Quartzo itabirito: representa o tipo de itabirito mais comum no Quadrilátero Ferrífero, resultante do metamorfismo do jaspelito, originalmente constituído por camadas alternadas de minerais de ferro e jaspe.
II. Itabirito dolomítico: itabiritos constituídos por bandas alternadas de óxidos de ferro, quartzo e dolomita ferroana.
III. Itabirito anfibolítico: apresentam como constituintes anfibólios de composição variada como cristais idiomórficos ou hipidiomórficos, sem orientação ou
9 constituindo uma trama granolepidoblástica a lepidoblástica de cristais orientados segundo o bandamento ou na xistosidade plano-axial.
Ocorrem ainda no Quadrilátero Ferrífero os itabiritos xistosos, também denominados de Fe-tectonitos (Rosière & Chemale Jr, 2000). Essas rochas constituem protomilonitos e milonitos com foliação bem desenvolvida, minerais estirados e outras estruturas típicas de tectonitos. Nos itabiritos xistosos a hematita cresce na forma de palhetas denominadas de especularita, com orientação preferencial cristalográfica e de forma do grão caracterizando uma textura que pode ser próxima a de monocristal. A especularita está diretamente associada à intensidade da deformação em condições dúcteis.
No Quadrilátero Ferrífero os principais corpos de minério de ferro são provenientes dos itabiritos da Formação Cauê, Supergrupo Minas. Segundo Dorr (1964), a rocha mãe de todos os minérios de ferro em Minas Gerais (Brasil) é o itabirito.
Segundo Morris (1985), o termo minério de ferro é comumente utilizado para designar as formações ferríferas em geral. Economicamente, controlado por questões políticas, tecnológicas e de infraestrutura, o termo minério de ferro deve ser utilizado, preponderantemente, referindo-se às rochas que foram, estão sendo, ou serão explotadas comercialmente devido ao seu conteúdo de ferro.
O termo minério de ferro apresentado neste trabalho seguirá a definição proposta por Morris (1985), indicando um material derivado das formações ferríferas bandadas, de importância e significado econômico, no qual o conteúdo de ferro é geralmente maior do que 55%. No caso dos minérios de ferro da reserva da Samarco Mineração, os minérios são tidos como minério de ferro de baixo teor, ou minério de ferro itabirítico ou minério de ferro pobre, pois apresentam teores de ferro menor do que 55%.