( PDF ) A jazida de bentonita de bañado de medina, Melo, Uruguai. Geologia, mineralogia e aplicação industrial

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOCIÊNCIAS

A JAZIDA DE BENTONITA DE BAÑADO DE

MEDINA, MELO, URUGUAI.

GEOLOGIA, MINERALOGIA E APLICAÇÃO

INDUSTRIAL

LUIZ DELFINO TEIXEIRA ALBARNAZ

ORIENTADOR – Prof. Dr. André Sampaio Mexias

BANCA EXAMINADORA

Prof. Dr. Marcus Vinicius Dorneles Remus– Instituto de Geociências,

Universidade federal do Rio Grande do Sul

Profa. Dra.

Marcia Elisa Boscato Gomes – Instituto de Geociências,

Universidade federal do Rio Grande do Sul

Prof. Dr. Carlos Otávio Petter - Departamento de Engenharia de Minas

Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Dissertação de Mestrado apresentada

como requisito parcial para a obtenção

do Título de Mestre em Geociências.

Porto Alegre – 2009

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À Giselda, Fabrício, Filipe e Alice

Agradecimentos:

Ao Instituto de Geociências da Universidade Federal do Rio Grande do

Sul, pela oportunidade de realizar este mestrado em um excelente ambiente de trabalho,

com todo o suporte humano e material para a pesquisa.

Ao pessoal docente do curso de Geologia pela dedicação e paciência.

Ao Professor Dr. André Sampaio Mexias, amigo e companheiro de início

de carreira profissional, que após 23 anos me acolheu como seu orientando, abrindo

para mim seu coração e sua casa, onde hoje me sinto como de sua família.

Ao Professor Dr. Norberto Dani, um verdadeiro mestre, que, com seus

ensinamentos e dedicação foi fundamental para a qualificação de meu mestrado. Sua

percepção de que a ciência deve ser suporte para o emprego racional dos recursos

minerais, ajudou muito para que este mestrado possa servir de base no planejamento da

utilização industrial do jazimento de Bañado de Medina .

Ao Professor Dr. Milton Formoso, um exemplo de vida e um balizador

de nosso caminho como pesquisador e ser humano.

Ao Professor Dr. Nelson Lisboa pelos conhecimentos transmitidos,

especialmente no campo, e pelas oportunidades de discussão, além das geológicas,

também das tradições culinárias gaúchas.

Ao Professor Dr. Marcus Remus ex-colega de Unisinos que me recebeu e

apoiou neste mestrado.

Ao pessoal do laboratório de Difração de raios x, Renato, Jorge e Paula.

Aos amigos do laboratório de Geoquímica: Ronaldo, Julio Rosa, Julio

Zeitter e Luiz Flores.

Aos graduandos Gabriel, Gustavo e Kellen.

Ao Engenheiro Regis Amaral do Laboratório de Fundição do Centro

Tecnológico da UFRGS e ao Engenheiro Tunas da empresa Drescon, da Paraíba, pela

colaboração na obtenção dos dados referentes às propriedades tecnológicas da bentonita

de Bañado de Medina.

iii

No Uruguai, onde durante muitos anos coletei dados que vieram a

compor esta dissertação, meu reconhecimento, em primeiro lugar, ao Engenheiro José

Pedro Argenzio (em memória) que foi um pioneiro no estudo das bentonitas de

Banhado de Medina e na busca de suas aplicações tecnológicas.

Ao Engenheiro Gustavo Eguren, de Melo, um amigo que durante todo

tempo foi meu suporte para o desenvolvimento do trabalho.

Ao amigo, proprietário da indústria de Calcário Vigor, Sr. Nelsis

Coradini que me proporciono às condições para meus primeiros trabalhos na área.

Aos proprietários da empresa Calcário Razzera, Srs. Mario Razzera,

Jeovane Razzera (em memória) e Ivan Razzera.

Ao grande amigo José (sondador, assador, um verdadeiro cavalheiro),

entusiasta e competente, a quem devemos a possibilidade de obter os dados que as

sondagens nos ofereceram.

E finalmente ao CNPq - processo: 481087/2007-9, Projeto

Fapergs/Pronex 408253 e o Programa de Bolsas de Pós-Graduação-REUNI da UFRGS.



Resumo:

A Jazida Bañado de Medina localizada a sudoeste da cidade de Melo

(Uruguai) se constitui na primeira ocorrência na região com potencial para exploração

comercial de bentonita. Através de uma campanha de 31 furos de sondagem foi possível

delimitar um bloco cuja espessura da camada de bentonita atinge até 6,6 m. Os furos

permitiram visualizar um pacote dentro da seqüência permiana do Rio do Rasto

delimitada superiormente e inferiormente por arenitos, protegida de processos erosivos

devido aos falhamentos que mantiveram este material em blocos abatidos do terreno. A

cubagem realizada revelou nos 9,5 ha prospectados uma reserva medida de 580000

toneladas com distribuição contínua e apresentado cobertura de estéril do tipo

arenito/siltito da ordem de 1,60m até 11,60m de espessura. O objetivo deste trabalho é

mostrar os dados obtidos envolvendo o estudo da mineralogia, composição química,

contaminantes, fatores controladores da jazida e propriedades tecnológicas deste

material. Estratigraficamente a jazida situa-se dentro da Formação Rio do Rasto, porção

superior do Membro Serrinha (Formação Yaguari, Membro Vila Viñoles na

nomenclatura uruguaia). Foi possível compartimentar a bentonita em 4 camadas de

acordo com critérios texturais, estruturas sedimentares e cor. Mineralogicamente, as

camadas são compostas predominantemente por esmectita dioctaédrica cálcica e traços

de quartzo e feldspato. Os resultados químicos mostram uma esmectita com baixo teor

em ferro, com cerca de 76% da carga interfoliar proveniente da substituição a nível

octaédrico, classificando-se como uma alumínio montmorilonita. Foi avaliado a

capacidade de troca de cátions (valores entre 118 e 124 meq/100g) e sua correlação com

domínios 2EG, 1EG e 0EG. Os resultados mostram uma montmorilonita de baixa carga.

Seu uso tecnológico foi testado para a aplicação em moldes de fundição e como fluido

de perfuração. Os resultados apontaram índices adequados de estabilidade térmica,

Palavras chave: Bentonita, montmorilonita, gênese, aplicação tecnológica, Uruguai.

Abstract:

A bentonite deposit occurs in Bañado de Medina, Melo Uruguay and

seems be the first case of commercial occurrence in this region. 31 drill holes allowed

delimiting a thickness until 6,6 m and a reserve about 580.000 t of bentonite in this

deposit. The aim of this paper is to display the mineralogical, geochemical studies also

other factors which are important for the explotation of this clay material. The clay

deposit is in the Permian Rio do Rastro Formation, in the upper part of the Serrinha

Member (Yaguary formation, Vila Viñoles member – Uruguayan equivalent

stratigraphy). The bentonite consists of four beds according to sedimentary structure,

color and texture. The bentonite deposit is in contact (at the base and top) with fine

sandstones and a fault system preserved the bentonite from later erosive processes. X-

ray diffraction data show that the bentonite is formed by more than 90% of smectite and

is Ca-dioctahedral smectite. The chemical analysis displays a smectite with low content

of Fe

and 76% of interfoliar charge mainly associated to an octahedral replacement of

by Mg

constituting an Al-montmorillonite. The cation exchange charge is

between 118 and 124 meq/100mg. The montmorillonite is highly predominant low

charge type (2EG).The technological use was tested for foundry and drill hole fluid. The

results indicate adequate thermal stability, good swelling properties and green strength

for foundry use.

Keyworks: Bentonie, montmorillonite, genesis, techonological applications, Uruguay.

• Sumário

Agradecimentos: ....................................................................................... ii



Resumo: ................................................................................................... iv

Abstract: .................................................................................................... v

I - Introdução ............................................................................................. 1

II - Principais depósitos de bentonita na América do Sul ......................... 3

IV - Objetivos gerais do Trabalho .......................................................... 12

V- Metodologia ....................................................................................... 13

1 - Mapeamento regional .................................................................... 13

2 – Sondagem ...................................................................................... 13

3 - Descrição macroscópica ................................................................ 14

4 - Difratometria de raios X ................................................................ 14

5 - Capacidade de Troca Catiônica pelo Íon NH

............................. 15

7 - Ensaios tecnológicos ...................................................................... 16

Bibliografia: ............................................................................................ 18

Carta de encaminhamento do artigo ....................................................... 20

Artigo submetido à Revista Pesquisas .................................................... 22

Resumo: .................................................................................................. 23

Abstract ................................................................................................... 24

1 - Introdução .......................................................................................... 25

2 – Localização ....................................................................................... 27

3 - Trabalhos anteriores .......................................................................... 27

4 – Metodologia ...................................................................................... 28

5 – Geologia da área ............................................................................... 30

6 – Contexto geológico do depósito e cubagem ..................................... 33

7 – Mineralogia ....................................................................................... 38

vii

8 –Propriedades tecnológicas. ................................................................. 46

9 – Conclusões ........................................................................................ 49

10 - Agradecimentos ............................................................................... 50

11 – Bibliografia ..................................................................................... 51

Discussão e Conclusões : ........................................................................ 54

Bibliografia: ............................................................................................ 57

viii

Lista de Figuras

Figura1–Representaçãoesquemáticadaestruturadaesmectita(DANA,1983)......................................2

Figura2‐PrincipaisocorrênciasdebentonitanaAméricadoSul.(1)Aceguá‐Melo,(2)AbraDel

Despeñadero,(3)PenínsuladeSantaElena,(4)BaciadeCampos‐RJ(5),Neuquén,(6)Paraíba...................4



Figura3–CamadadeBentonitaemAbraDelDespeñadero–FormaçãoTunas.........................................5

Figura4–DiagramadeWinchester&Floyd(1977)mostrandooscamposdeclassificaçãodasbentonitas

doMarco“3‐dedos(círculos)edosbasaltosdaFormaçãoCabriúnas(quadrados)daBaciadeCampose

outrasrochasígneasmaisjovens(demaissímbolos)...................................................................................7



Figura5–SeqüênciadecamadasnaFormaçãoColónCura(DepartamentodeZaballa)...........................8

Figura6‐DRXdedebentonitadasminas7deMaioeCerroBandera‐Nat./s.a:naturalsecaaoar–

Mag/glic:homogeneizadacommagnésio/glicolada.................................................................................9

Lista de figuras do artigo:

Figura1–MapageológicoedelocalizaçãodosCamposAeBnaregiãodeBañadodeMedina–Uruguai,

adaptadodeGomezetal.(1980)eBossietal.(1998)...............................................................................26



Figura2–ColunaestratigráficacomparativaentreasnomenclaturasusadasnoBrasilenoUruguai....32

Figura3–Mapadospoçosdesondagemeespessuradascamadas.........................................................32

Figura4–PerfilA–Bmostrandooascamadasdebentonita...................................................................33

Figura5‐Contatoporfalhaentreabentonita(blocoabatido)eoarenitosiltoso(blocosoerguido),

evidenciandoofraturamentopróximoalinhadefalha.............................................................................35



Figura6–ContatoentreoMembroMorroPeladoeomembroSerrinha(bentonita)..............................36

Figura7–Característicasmacroscópicasdiferenciaisentreascamadasdebentonita............................37

Figura8‐(A)Difratogramasderaios‐X(DRX)aolongodoperfildofurodesondagemBC1‐2,amostra

total,modonatural,intervalode2°a32°2θ.Sm(esmectita),Qz(quartzo),Fk(Kfeldspato),Pl

(plagioclásio).(B)Oposicionamentodopico060étípicodeesmectitadioctaédrica...............................39



Figura9‐Difratogramasderaios‐X(DRX)aolongodoperfildofurodesondagemBC1‐2.Fração<2µm,

SaturadocomCa,modoglicolado.CuKa,intervalode2°a32°2θ.............................................................40



Figura10‐Difratogramasderaios‐X(DRX)aolongodoperfildofurodesondagemBC1‐2.Fração<2µm,

SaturadocomCa,KeK‐Canomodosecaaoareaoetilenoglicol.CuKa,intervalode2°a32°2θ...........42



Figura11‐DifratogramasdeamostrasK‐saturadas,fração<2µm,saturadocomCaeposteriormente

comK,CuKa.(A)Padrõesdedifratogramasdasamostrasorientadasetratadascometilenoglicol,

coletadasaolongodoperfildofurodesondagemBC1‐2,intervalode2°a24°2θ.(B)Decomposiçãodo

picod001do

difratogramadaamostra450A,secaaoarapóssaturaçãocomKCl.(C)Decomposiçãodo

picod001dodifratogramadaamostra450A,tratadacometilenoglicolapóssaturaçãocomKCl.........44



Figura12‐(A)Participaçãodosdomínios0EG,1EGe2EGnoempilhamentodasfolhasdaesmectita

BañadodeMedinaevaloresdecapacidadedetrocadecátions(CTC)dasamostrasemdiferentes

profundidades(valoresemmeq/100g).(B)CorrelaçãopositivaentreoCTCeaproporçãodefolhasdo

tipo2EG.(C)CorrelaçãonegativaentreoCTCeaproporçãodefolhasdotipo0EG.................................45



Lista de Tabelas

Tabela1–ComposiçãoquímicadabentonitacálcicadogrupoAncón–próximoaGuayaquil..................6

Tabela2–AnálisesquímicaseCapacidadedetrocadecátions(CIC)dasbentonitasdeNeuquén–

Argentina......................................................................................................................................................8



Tabela3‐ResultadodosensaiostecnológicosnasbentonitasdaProvínciadeNeuquén‐Argentina.......10

Tabela4‐AnálisesquímicasdasbentonitasdaRegiãodeBoaVistaedeWyoming................................11

Lista de tabelas do artigo:

Tabela1‐AnálisequímicadeamostratípicadabentonitaBañadodeMedinaevalorescalculadosparaa

fórmulaquímicaaproximada.....................................................................................................................46



Tabela2–ResultadocomparativodeensaiostecnológicosentreabentonitadeBañadodeMedinae

umabentonitade NeuquénnaArgentina..................................................................................................48



Sobre a estrutura desta dissertação:

Esta dissertação de Mestrado está estruturada em torno de um artigo

submetido a um periódico nacional. Sua organização compreende as seguintes partes

principais:

Introdução. Introdução ao tema, contendo descrição geral dos objetivos

e o estado da arte, além de metodologia, com uma ampla revisão bibliográfica.

Corpo principal: Artigo Científico submetido à Revista Pesquisas:

“A JAZIDA DE BENTONITA DE BAÑADO DE MEDINA, MELO, URUGUAI.

GEOLOGIA, MINERALOGIA, APLICAÇÃO TECNOLÓGICA”

Considerações Finais. Síntese dos resultados que serviram de base para

as conclusões e referências bibliográficas.

IIntrodução

Bentonita é uma rocha, constituída essencialmente por argilominerais do

grupo das esmectitas. Originam-se mais freqüentemente da desvitrificação e alteração

química de cinzas vulcânicas (Darley & Gray, 1988) e podem apresentar outros

componentes, tais como: outros argilominerais (caolinita, ilita), feldspatos, anfibólios,

cristobalita, quartzo, sendo que o total de componentes não argilosos dificilmente é

superior a 10%. Podem apresentar cores variadas, tais como: branco, cinza, amarelo,

marrom, verde e azul (GRIM, 1968). A origem do nome (KNIGHT, 1898) refere-se a

um depósito de argila esmectítica na região de Fort Benton, Wyoming (USA) composto

por rochas de idade Cretácea (100 m.a.), produto de alteração de cinza vulcânica

Estas cinzas vulcânicas, transportadas via atmosfera, teriam sido

depositadas em lagos, lagoas, zonas marinhas pouco profundas gerando esmectita

(bentonitas) ou em pântanos, gerando caolinita (tonstein).

As bentonitas normalmente formam camadas de poucos centímetros, mas

eventualmente podem gerar camadas de vários metros, como nos depósitos de

Wyoming, na província de Neuquén na Argentina e no depósito de Bañado de Medina

no Uruguai. A extensão lateral do depósito vai depender da energia da erupção e da

força das correntes aéreas.

Para a geração de bentonitas, é importante que o ambiente deposicional

seja de fraca energia. A origem vulcânica é evidenciada pela presença de quartzo-beta,

biotita, sanidina, plagioclásio e fragmentos vítreos.

As esmectitas apresentam-se como um “sanduíche” formado por duas

folhas de tetraedros de sílica envolvendo uma folha de octaedros de alumínio, estrutura

de tipo 2:1 (Fig. 1). Na estrutura, podem ocorrer substituições de íons por outros de

mesmo ou diferente número de oxidação. Nos tetraedros, o íon Al

pode aparecer

substituindo o Si

, enquanto nos octaedros os íons Mg

, Fe

e/ou Fe

podem substituir o

(GUNGOR, 2000; MURRAY, 2000). Esse tipo de substituição provoca um

desbalanceamento elétrico que é compensado por cátions, como Na

e Ca

, que se

posicionam entre as camadas e são intercambiáveis, dando origem às denominações de

bentonitas sódica e cálcica. Algumas bentonitas, menos comuns, podem apresentar íons

, K

e Mg

como cátions de compensação. O desbalanceamento de carga na

superfície de uma esmectita pode variar de 0,2 a 0,6 por unidade de célula (GRIM,

1962).

Figura 1

– Representação esquemática da estrutura da esmectita (DANA, 1983).

As bentonitas, em geral, caracterizam-se por apresentar: (1) partículas

muito finas; (2) elevada carga superficial; (3) alta capacidade de troca catiônica; (4)

elevada área superficial e (5) inchamento (afastamento das camadas) quando em

presença de água. Nessas argilas, as superfícies das camadas estão disponíveis para

hidratação e troca de cátions (LUCKHAM & ROSSI, 1999). Essas características

resultam nas propriedades que determinam o seu aproveitamento industrial.

As bentonitas podem apresentar maior ou menor capacidade de

inchamento. Essa propriedade depende de muitos fatores, tais como: natureza do cátion

interplanar, carga da camada, natureza dos sítios geradores de carga, interestratificação

e presença de contaminantes (sais solúveis, substâncias orgânicas, etc.). De uma forma

geral, o fator mais importante costuma ser a natureza do cátion interplanar, uma vez que

se o cátion sódio, que se hidrata muito facilmente, estiver presente em quantidades

apreciáveis, a esmectita apresenta alta capacidade de inchamento, enquanto se outros

cátions estiverem presentes a hidratação será menos intensa (DARLEY E GRAY,

1988).

A bentonita possui características peculiares e importantes para um

diversificado campo de utilização industrial, destacando-se usos como: (a) componente

de fluidos utilizados para perfuração de poços de petróleo (b) aglomerante de areias de

moldagem usadas em fundição; (c) pelotização de minério de ferro; (d) descoramento de

óleos e clarificação de bebidas; (e) impermeabilizante de solos; (f) absorvente sanitário

para animais de estimação; (g) carga mineral, em produtos farmacêuticos, rações

animais, produtos cosméticos e outros; (h) agente plastificante para produtos cerâmicos,

(i) composição de cimento, entre outros (MURRAY, 2000).

IIPrincipaisdepósitosdebentonitanaAméricadoSul

Os principais depósitos de bentonita na América do Sul estão inseridos

em formações com idades desde o Permiano até o Terciário. Estas ocorrências serão

descritas a seguir segundo a ordem cronológica de sua formação (Fig. 02):

1 - Região de Aceguá, sul do Brasil, e região de Melo, norte do Uruguai.

Idade Permiana.

2 - Região de Abra Del Despeñadero – Sierras Australes – Província de

Buenos Aires. Idade Permiana.

3 - Península de Santa Elena, Equador. Idade Cretácea.

4 - Bacia de Campos, Rio de Janeiro. Idade Cretácea.

5 - Departamento de Zaballa, Província de Neuquén. Argentina – com

idade Mioceno – Pleistoceno.

6 - Região de Boa Vista, estado da Paraíba, de idade Terciária (Plioceno

– Oligoceno).

As bentonitas de Melo (Uruguay) e Aceguá (Brasil) são descritas por

Calarge (2001) como sendo composta por esmectita com cinco tipos diferentes de

folhas, segundo o grau de expansibilidade após saturação com K

e K

seguido de Ca

Na bentonita há evidências de duas deposições de vidro vulcânico riodacítico. Também,

segundo a autora, as camadas seriam predominantemente de alta carga. Calarge et al.

(2003) posicionam as bentonitas da região de Aceguá (Brasil) e de Melo Uruguai como

de idade Permiana superior, incluídas dentro do pacote de rochas sedimentares da

Formação Rio do Rastro (Brasil) e Formação Yaguary (Uruguai). Nesse período o arco

vulcânico localizado no norte da Patagônia (Argentina) apresenta um episódio de

intensa atividade ligada ao choque de placas tectônicas. Estas erupções são

especialmente explosivas em função da natureza félsica de seu magma. Segundo os

autores, a relação entre as razões de Zr/TiO

X Nb/Y locados no diagrama de

Winchester and Floyd (1977) indicam que o vidro vulcânico possuía uma composição

dacítico-riodacítica.

Figura 2- Principais ocorrências de bentonita na América do Sul. (1)Aceguá-Melo,

(2)Abra Del Despeñadero, (3)Península de Santa Elena, (4)Bacia de Campos-RJ

(5), Neuquén, (6)Paraíba.

Segundo os autores, a formação Rio do Rastro e Yaguary são compostas

por arenitos fluviais associados com dunas eólicas e argilitos típicos de ambientes

lagunares relacionados com a transgressão durante o Permiano superior. Calarge et al.

(2006) ressaltam que a compactação durante o soterramento tornou a camada de

bentonita um sistema fechado empobrecida em potássio no qual a ilitização diagenética

foi inibida. As variações nas abundâncias em elementos maiores, menores e ETR no

depósito maciço de argila sugerem que este foi originado de duas quedas sucessivas de

cinza. A abundância de elementos incompatíveis é consistente com a de um vidro

vulcânico fracionado a partir de um ambiente geológico de subducção/colisão.

As bentonitas da região de Abra Del Despeñadero – Sierras Australes –

Província de Buenos Aires, Argentina, são descritas por Formoso et al. (2001), como

de idade Permiana (270 m.a.) e provêm das alterações de materiais piroclásticos

originado pelo evento que gerou o arco vulcânico localizado a SW da área. Sua origem

está associada à colisão entre a Placa Patagônica e a porção sul do continente

Gondwânico. As análises por difratometria de raios-X dessas bentonitas mostram a

presença de ilita e esmectita (montmorilonita). A reflexão 060 é 1,504 – 1,502 Å

(esmectita dioctaédrica).

As bentonitas estão incluídas dentro de um pacote que apresenta

alternância entre sucessões de arenitos e argilitos. Nessa sucessão sedimentar, materiais

piroclásticos alterados estão associados com sedimentos argilosos intercalados com

arenitos.(fig.3)

Figura 3 – Camada de Bentonita em Abra Del Despeñadero – Formação Tunas.

As camadas de argilitos ocorrem como dois tipos: argilas siliciclásticas e

variedades piroclásticas. As variedades piroclásticas apresentam fragmentos de vidro

em uma matriz de esmectita.

As bentonitas da Península de Santa Elena, Equador, são apresentadas

por Morales et al. (2004) como incluídas em sedimentos do grupo Ancón de idade

cretácea. Segundo os autores, estas argilas foram caracterizadas através de análises

químicas, DRX (figura 6), análise térmica diferencial e gravimétrica (ATD e ATG) e

capacidade de troca de cátions (CTC). Essas bentonitas têm predominantemente o cálcio

e o magnésio como cátions interfoliares trocáveis, sendo o teor de potássio indicativo da

presença de ilita (tabela 1).

Os teores de sílica (maior que 65%) sugerem a presença de quartzo e

feldspato (não especificado pelos autores). Morales et al. (2004) relatam que essa

bentonita, ativada com ácido sulfúrico (sem especificação pelos autores), deu boa

resposta para descoloração de óleos vegetais.

Tabela 1 – Composição química da bentonita cálcica do grupo Ancón – próximo a

Guayaquil.

O depósito de bentonita da Bacia de Campos, Rio de Janeiro, Brasil é

descrito por Alves (2005) como uma seqüência sedimentar vulcanoclástica do Cretáceo

Superior (80 m.a.) Essa bentonita é definidora de dois marcos estratigráficos: o Marco

“3 dedos” e o Marco “3 B”. Segundo a autora, a bentonita foi observada em um furo de

sondagem com 2.700 metros de profundidade em camadas com 1 a 2 metros de

espessura. Dados de porosidade mostram valores altos em função da alta

microporosidade do arranjo cristalino das partículas do argilomineral. Sua baixa

resistividade é o resultado do alto teor de água e ausência de carbonatos. A DRX mostra

a predominância de camadas mistas ilita/esmectita que supõem uma atuação incipiente

da diagênese sobre os sedimentos em função do soterramento. A presença de esfoliação

esferoidal e ausência de fissilidade e bioturbação indicam que o argilomineral não é

detritico, mas produto de alteração ‘in situ’. Ainda segundo a autora, as altas

concentrações de Ti (5.660-9.000 ppm) e Zr (1.268 - 9.895 ppm) são típicas de rochas

alcalinas. As estruturas petrográficas e as análises químicas apontam para três grandes

episódios de suprimento de cinzas vulcânicas com composição equivalente aos

traquitos, distintas de outras rochas vulcânicas e ígneas presentes na bacia de Campos

(figura 4)

Figura 4 – Diagrama de Winchester & Floyd (1977) mostrando os campos de

classificação das bentonitas do Marco “3-dedos (círculos) e dos basaltos da

Formação Cabriúnas (quadrados) da Bacia de Campos e outras rochas ígneas mais

jovens (demais símbolos).

Os depósitos de bentonita do Departamento de Zaballa, Província de

Neuquén, Argentina, estão incluídas na formação Colón Cura, de idade Terciária

(Mioceno e Pleistoceno) segundo Impiccini et al. (2002). Segundo os autores, as

camadas de bentonita apresentam-se como estratos lenticulares de 2 a 15 metros de

espessura, sendo a maioria aflorantes. Estes estratos estão incluídos dentro de uma

seqüência continental com arenitos e argilitos (fig 5) e são produto da alteração de

materiais piroclásticos vítreos em ambiente úmido confinado. Neste caso, é possível

explicar as expressivas espessuras de bentonita em função da proximidade do centro

vulcânico localizado a SW da área. Sua origem esta associada à colisão entre a Placa

Patagônica e a porção sul do continente Gondwânico.

Figura 5 – Seqüência de camadas na Formação Colón Cura (Departamento de

Zaballa).

A tabela 2 mostra que as análises químicas dessa bentonita apresentam o

sódio como principal cátion trocável, sendo o cálcio, potássio e magnésio

secundariamente trocáveis. Os teores de Fe

, entre 4,9 e 7,3%, são comparáveis aos

da bentonita da Paraíba (tab. 4).

Tabela 2 – Análises químicas e Capacidade de troca de cátions (CIC) das

bentonitas de Neuquén – Argentina.

As análises dessa bentonita por DRX (fig. 6) mostram a predominância

de esmectita dioctaédrica com quartzo, feldspato potássico, plagioclásio e cristobalita

(opala CT) como acessórios.

Figura 6 - DRX de bentonita das minas 7 de Maio e Cerro Bandera - Nat./s.a:

natural seca ao ar – Mag/glic: homogeneizada com magnésio / glicolada.

Na Tabela 3 são mostrados os testes dessas bentonitas para utilização

como aglomerante de areias para moldes de fundição e para fluido de perfuração. Os

resultados indicam o uso dessas bentonitas para a fundição, especialmente pelos valores

dos testes de Resistência à compressão a verde, Resistência à compressão a seco e

Resistência à tração a úmido. O resultado obtido no teste de filtrado indica que essas

bentonitas não são aptas a serem utilizadas para fluídos de perfuração.

Tabela 3 - Resultado dos ensaios tecnológicos nas bentonitas da Província de

Neuquén -Argentina.

As bentonitas da região de Boa Vista, Paraíba, Brasil, são apresentadas

me um trabalho de Porto et al. (2002). Esses depósitos são identificadas pela

diversidade de cores que lhe dão o nome: “chocolate”, “bofe”, “chocobofe”, “lodo”. Sua

origem está ligada a rochas vulcânicas de idade Terciária (Mioceno e Oligoceno) que

apresenta estruturas vulcânicas bem preservadas como pillow lavas e pillow brechas.

Segundo Porto (op. cit.), o pacote seria composto por:

a) uma unidade vulcânica inferior (olivina-basalto);

b) uma unidade intermediária pelítica composta por argilas bentoníticas

sobrepostas por material siliciclástico;

c) um derrame de olivina basalto que capeia todo o pacote.

O resultado de análises por DRX mostra estratificados (sem

detalhamento pelo autor) entre argilominerais do grupo da esmectita e ilita, clorita e

eventualmente caolinita.

Os resultados das análises químicas (tab.4), análises termogravimétricas

e termodiferencial mostram que a esmectita é rica em Fe

ou uma nontronita, sendo

que uma parte do ferro da “chocolate” está na forma de oxi-hidróxidos de ferro.

Segundo os autores, a homogeneidade das camadas argilosas, ausência de

estruturas de escorregamento e níveis oxidados sugere um ambiente lacustrino com

breves exposições subaéreas.

Diferentemente das bentonitas clássicas originadas de alteração de cinzas

vulcânicas transportadas via atmosfera, as bentonitas da Paraíba parecem ser originadas

da alteração de rochas vulcânicas extrusionadas em ambiente subaquático.

Tabela 4 - Análises químicas das bentonitas da Região de Boa Vista e de Wyoming.

O conteúdo de ferro é muito maior na bentonita da Paraíba (brasileira),

tipo verde-lodo e chocolate Bravo com relação à de Wyoming (americana).

- mais silício na americana que na brasileira.

- a americana apresentou o sódio 5 vezes mais elevado que a verde lodo e

3 vezes o teor da chocolate.

- o potássio mostrou-se muito superior nas bentonitas brasileiras (13 e 4

vezes).

Como a análise química foi realizada em rocha total, os teores devem

estar associados a outros minerais como quartzo, feldspato, ilita e caolinita.

Os municípios de Boa Vista e Campina Grande, ambos no estado da

Paraíba, são responsáveis por mais de 90% da comercialização da bentonita

bruta no país.

IVObjetivosgeraisdoTrabalho

Sob o enfoque da geologia da região o trabalho se propõe a buscar o

posicionamento da camada de bentonita, que integra a fase de deposição fluvio-lacustre

da Formação Rio do Rastro e de sua fácies Superior, Membro Serrinha, de idade

Permiana, criando desta forma um critério de prospecção para outros depósitos similares

na região.

Através do resultado de observações de campo e também de descrições

macroscópicas dos testemunhos de sondagem, buscou-se evidências de transporte dos

sedimentos e feições de acamadamento que indicassem uma origem detrítica para o

material original ou na ausência destas características, uma alteração “in situ” desses

materiais.

O trabalho buscou identificar feições estruturais, como falhas com

deslocamento de blocos, que estejam associadas a uma preservação de partes do

depósito, e erosão de outros setores, justificando a ocorrência de espessuras de 6,5 m de

bentonita.

O estudo também buscou identificar a assembléia de minerais presentes

na camada de bentonita, utilizando a difração de raios x.

Através das análises macroscópicas obtidas através dos testemunhos de

sondagens e DRX buscou-se caracterizar tipos diferenciados de camadas de bentonita

dentro do pacote total desta argila.

A existência de interestratificados, a sondagem das características das

folhas de esmectita e a identificação do tipo de carga presente, basearam-se na análise

detalhada de DRX, obtidos após saturação com CaCl

e KCl.

A pesquisa teve como objetivo também associar a medida de capacidade

de troca catiônica (CTC) dos argilominerais com suas propriedades tecnológicas.

Buscando integrar todos os dados obtidos com uma aplicação industrial

para esta bentonita, foram medidas suas características tecnológicas para utilização

como aglomerante de moldes de fundição.

VMetodologia

1 - Mapeamento regional

Embasado no trabalho de Bossi et al. (1998) foram realizados trabalhos

de campo na região de Melo com a finalidade de posicionar a camada de bentonita

dentro do pacote das rochas sedimentares gondwânicas que ocorrem na região. Estes

trabalhos de campo consistiram basicamente de perfis em afloramentos de cortes de

estrada entre as localidades de Aceguá e Bañado de Medina, passando pela cidade de

Melo. Também se avançou com o perfil cerca de 20 km no sentido Oeste, a partir da

área de estudo, em direção a localidade de Fraile Muerto.

Estes perfis permitiram observar a evolução do ambiente de

sedimentação das rochas desta região, que passa de ambiente marinho, redutor, para um

ambiente fluvial oxidante, com o concomitante aumento de energia. Segundo dados

obtidos neste trabalho, pode posicionar a camada de bentonita na transição desses dois

ambientes.

A concordância do controle estrutural do pacote de argila bentonítica

nesta área, observado pelo resultado das sondagens com as estruturas regionais também

pode ser observado através deste mapeamento.

2 – Sondagem

Foi executado um programa de sondagem rotativa na área de estudo

segundo uma malha regular de 50 metros, totalizando 31 furos de sondagem.

Estas perfurações foram realizadas com sonda mecânica, no diâmetro de

3 polegadas, sem injeção de água, com coroa de vídia e barrilete com capacidade de

recuperação de 70 cm de testemunho.

3 - Descrição macroscópica

As amostras dos testemunhos foram descritos no campo buscando

identificar a camada de bentonita e seu contato com o siltito superior e com o arennito

da base do depósito.

Três Poços de sondagem foram selecionados por sua representatividade

em relação ao depósito determinadas pelas características de campo. Os testemunhos

desses poços foram descritos com maior detalhe buscando identificar textura e

estruturas que indicassem as condições de formação da camada de bentonita. Estas

descrições macroscópicas também serviram para selecionar as amostras que foram

analisadas em laboratório.

4 - Difratometria de raios X

O equipamento utilizado foi um Difratômetro de Raios-X da marca

SIEMENS-BRUKER-AXS, Modelo D5000, ano 1989

, fabricado na Alemanha, com

goniômetro q-q. A radiação é Kα em tubo de Cobre nas condições de 40 kV e 25 mA.

Uma identificação mineralógica de rotina por difratometria de raios X

(DRX) foi realizada em amostras do pó da rocha, na forma não orientada, e em

preparações não orientadas na fração <2μm (seca ao ar -SA- e saturada com etileno-

glicol-EG-).

Para esta identificação mineralógica, foram utilizadas amostras obtidas

nos testemunhos de sondagem. Foram selecionados pontos no perfil que apresentavam

características macroscópicas que indicavam mudanças mineralógicas. O detalhamento

foi executado em 7 amostras do poço MED-BC1-2. Inicialmente, fez-se uma avaliação

utilizando o método do pó em amostras não orientadas. Para o estudo em amostra

orientada, a bentonita foi desagregada e dispersa em ultrassom com água deionizada. As

frações menores que 20 µm e 2 µm foram separadas através de técnicas de decantação e

centrifugação (Moore e Reynolds, 1997). As frações separadas foram saturadas com

e K

por dispersão em soluções 1N de CaCl

e KCl. Amostras saturadas com KCl

foram novamente submetidas à troca de cátion com solução CaCl

1N (Meunier et al,

2004). Foram preparadas várias montagens de lâminas orientadas de cada amostra,

naturais e saturadas com Ca, K e K-Ca. As amostras orientadas foram submetidas a

tratamentos posteriores como a solvatação com etilenoglicol e o aquecimento por duas

horas na temperatura de 540°C. Para a determinação do parâmetro “b” (amostras dos

poços MED-BC1-2 e MED-B2) foram utilizadas frações <2 μm. Estas amostras foram

não orientadas através da passagem das partículas em uma peneira de abertura de 200

mesh, caindo sobre uma lâmina de vidro nas mais variadas posições (tipo “castelo de

cartas”).A partir da fração menor que 2 µm, procedeu-se a uma montagem não orientada

para a avaliação do parâmetro “b” da esmectita.

A decomposição dos difratogramas foi realizado nas amostras saturadas

com base na metodologia estabelecida por Lanson (1997), assumindo a substituição do

difratograma original por um difratograma modelado a partir de um número mínimo de

reflexões elementares Gaussianas e Lorentzianas, baseado na posição, intensidade e

largura do pico a meia altura. O grau de ajustamento entre o difratograma experimental

e o modelado nesta metodologia foi sempre superior a 99% de coincidência.

5 - Capacidade de Troca Catiônica pelo Íon NH

Os testes de capacidade de troca de cátions (CTC) foram executados no

laboratório de Geoquímica da UFRGS. Foram analisadas amostras naturais e a fração

<2µm.

Princípio do Método

Os argilominerais são filossilicatos que apresentam um déficit de carga

em seu edifício cristalino e para compensar atraem os elementos de carga positiva. Eles

podem adsorver de forma reversível os cátions como H

, K

, Mg

, NH

(com

exceção NH

) se apresentam nas águas naturais,tanto na superfície como igualmente no

espaço interfoliar.

A aptidão desses argilominerais de sorver os cátions dissolvidos reside na

dissociação dos grupamentos funcionais, fenômeno dependente do pH do meio. Sendo

assim, a fim de poder comparar os resultados obtidos pelos diferentes laboratórios, o pH

7 foi escolhido como referência para a determinação da capacidade de troca catiônica

(CTC)

A CTC é definida como o número de milequivalentes grama (meq. g) ou

cmole de carga /Kg (nova unidade oficial). Norma AFNOR X 31.130 (1985)

O objetivo é de fazer absorver um cátion determinado por contato entre

uma solução concentrada deste cátion e a argila estudada, posteriormente, é dosada a

quantidade deste cátion fixado pelas folhas deste mineral. Para isto, é removido o grupo

de cátions trocáveis por uma solução de sal de amônio.

Em uma etapa seguinte é avaliado o amônio absorvido por esta solução

por meio de uma destilação com MgO.

7 - Ensaios tecnológicos

Com a finalidade examinar seu potencial para aproveitamento industrial

foram enviadas 4 amostras, na forma natural, sem nenhum tipo de tratamento, ao

laboratório de controle de qualidade da DRESCON, empresa produtora de bentonita na

Paraíba. Três delas provenientes do poço MED-BC1-2 e correspondentes ao topo, parte

mediana e base da camada de bentonita e 1 amostra do poço MEB-B2 correspondente à

parte mediana da camada de bentonita.

O resultado apresentou os valores das principais propriedades para sua

utilização como aglomerantes de areia para moldes de fundição e como fluido para

perfuração de poços..

Também foi selecionada uma amostra representativa da bentonita do

jazimento, retirada da cava experimental aberta próxima ao poço BC-23. Esta amostra

foi ativada (método descrito) e enviada ao laboratório de fundição do Centro

Tecnológico da UFRGS para medir suas propriedades como aglomerante de areias para

fabricação de moldes de fundição.

Procedimento para ativação:

-Foram tratadas 2,5 Kg de amostra de bentonita natural;

- desagregação em britador de mandíbulas lisas;

- cominuição em pulverizador Reinald;

- secagem em estufa a 50º C durante 4 horas;

- ativação a úmido;

- 5% de Carbonato de Sódio comercial (barrilha leve);

- pesagem da amostra seca: 2,5 kg;

- prepara-se uma solução com 2,5 litros de água e 125 g de carbonato de

sódio;

- a solução é misturada à amostra seca com o auxílio de pá manual até

homogeneização;

- deixada em contato por 14 horas;

- após é seca em estufa a temperatura de 50º C, até umidade de 12 %.

- moagem em moinho de ágata.

O teste para moldes de fundição foi selecionado em função de o

jazimento estar relativamente próximo do mercado consumidor deste tipo de bentonita

(sul do Brasil).

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

Cartadeencaminhamentodoartigo

ArtigosubmetidoàRevistaPesquisas

A jazida de Bentonita de Bañado de Medina, Melo,

Uruguai.

Geologia, mineralogia e utilização tecnológica.

ALBARNAZ, LUIZ DELFINO

; DANI, NORBERTO

; FORMOSO,

MILTON

; MEXIAS, ANDRÉ

; LISBOA, NELSON AMORETTI

Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Departamento de Geociências. Av.

Bento Gonçalves, 9500 – Porto Alegre – RS. CEP 91.540-900 – Brasil

Resumo:

A Jazida Bañado de Medina localizada a sudoeste da cidade de Melo

(Uruguai) se constitui na primeira ocorrência na região com potencial para

exploração comercial de bentonita. Através de uma campanha de 31 furos de

sondagem foi possível delimitar um bloco cuja espessura da camada de bentonita

atinge até 6,6 m. Os furos permitiram visualizar um pacote dentro da seqüência

permiana do Rio do Rasto delimitada superiormente e inferiormente por arenitos,

protegida de processos erosivos devido aos falhamentos que mantiveram este

material em blocos abatidos do terreno. A cubagem realizada revelou nos 9,5 ha

prospectados uma reserva medida de 580.000 toneladas com distribuição contínua e

apresentado cobertura de estéril do tipo arenito/siltito da ordem de 1,60m até

11,60m de espessura. O objetivo deste trabalho é mostrar os dados obtidos

envolvendo o estudo da mineralogia, composição química, contaminantes, fatores

controladores da jazida e propriedades tecnológicas deste material.

Estratigraficamente a jazida situa-se dentro da Formação Rio do Rasto, porção

superior do Membro Serrinha (Formação Yaguari, Membro Vila Viñoles na

nomenclatura uruguaia). Foi possível compartimentar a bentonita em 4 camadas de

acordo com critérios texturais, estruturas sedimentares e cor. Mineralogicamente, as

camadas são compostas predominantemente por esmectita dioctaédrica cálcica e

traços de quartzo e feldspato. Os resultados químicos mostram uma esmectita com

baixo teor em ferro, com cerca de 76% da carga interfoliar proveniente da

substituição a nível octaédrico de Al

por Mg

, classificando-se como uma

alumínio montmorilonita. Foi avaliada a capacidade de troca de cátions (valores

entre 101 e 116 meq/100g) e sua correlação com domínios 2EG, 1EG e 0EG. Os

resultados mostram uma montmorilonita de baixa carga. Seu uso tecnológico foi

testado para a aplicação em moldes de fundição e como fluido de perfuração. Os

resultados apontaram índices adequados de estabilidade térmica, inchamento e

Resistência a Tração a Úmido, quando ativada com 5% de carbonato de sódio.

Palavras chave: bentonita, montmorilonita, gênese, aplicação tecnológica, Uruguai

Abstract

A bentonite deposit occurs in Bañado de Medina, Melo Uruguay and

seems be the first case of commercial occurrence in this region. 31 drill holes

allowed to delimit a thickness until 6,6 m and a reserve about 580.000 t of bentonite

in this deposit. The aim of this paper is to display the mineralogical, geochemical

studies and also other factors which are important for the explotation of this clay

material. The clay deposit is in the Permian Rio do Rastro Formation, in the upper

part of the Serrinha Member (Yaguary Formation, Vila Viñoles Member –

Uruguayan equivalent stratigraphy). According to the sedimentary structure, color

and texture the bentonite consists of four beds. The bentonite deposit is in contact

(at the base and top) with fine sandstones and siltstones and a fault system preserved

the bentonite from later erosive processes. X-ray diffraction data show that the

bentonite is formed by more than 90% of smectite and is Ca-dioctahedral smectite.

The chemical analysis displays a smectite with low content of Fe

and 76% of

interfoliar charge mainly associated to an octahedral replacement of Al

by Mg

constituting an Al-montmorillonite. The cation exchange charge is between 118 and

124 meq/100mg. The montmorillonite is highly predominant low charge type

(2EG). The technological use was tested for foundry and drill hole fluid. The results

indicate adequate thermal stability, good swelling properties and green strength for

foundry use.

Keywords: bentonite, montmorillonite, genesis, technological application, Uruguay.

1Introdução

Argilas associadas com a Formação Rio do Rasto no Rio Grande do Sul e

Uruguai tem sido objeto de interesse científico constante dentro do Instituto de

Geociências da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Associado a estudos

estratigráficos e paleontológicos locais, ocorrências de argilas na forma de lentes

centimétricas foram identificadas e classificadas como bentonita (Pintaude e Formoso,

1972). A possibilidade das argilas encontradas serem bentonitas aumentaram o interesse

de estudos mais detalhados nesta área, visando à caracterização da origem vulcânica

como a definição das propriedades dessas argilas, pois é conhecido que as reservas do

Brasil deste material são limitadas, não atendendo as necessidades do País nas suas

diversas aplicações industriais. Os trabalhos nesta linha sofreram um grande impulso

com os estudos realizados a partir do final da década de 90 (Calarge, 2001) que

mostraram a similaridade composicional entre a bentonita encontrada em Aceguá

(Brasil) com a existente em Melo (Uruguai), diferenciando-se principalmente na maior

espessura da camada de bentonita na região de Melo. Embora as bentonitas observadas

em Melo atingissem até 1 metro de espessura, a sua distribuição em área era muito

reduzida e sem interesse econômico. Neste contínuo estudo destes materiais,

estabeleceram-se duas linhas principais de atividades: 1) caracterização mineralógica e

química desses materiais; 2) levantamentos no terreno para estabelecer o

posicionamento estratigráfico dentro da Formação Rio do Rasto e para a localização de

novas ocorrências. Mais recentemente, baseado em informações de relatórios de

pesquisa realizados na década de 70 (Gómez et al. 1980, inédito), o projeto conseguiu

atrair o interesse de mineradores que patrocinaram uma nova campanha de sondagem na

região de Melo, mais precisamente na localidade de Bañado de Medina. Os dados

obtidos nessas perfurações mostram que a camada de bentonita possui espessuras da

ordem de mais de 5 metros, mudando totalmente as perspectivas até então existentes

para a região e ampliando a possibilidade de uma aplicação econômica. Assim, todo o

esforço da pesquisa se voltou para a Jazida de Bañado de Medina, cujos resultados

envolvendo a caracterização mineralógica e química, gênese, cubagem e propriedades

tecnológicas, se constituem no objetivo principal deste trabalho.

Figura 1 – Mapa geológico e de localização dos Campos A e B na região de

Bañado de Medina – Uruguai, adaptado de Gomez et al. (1980) e Bossi et al.

(1998).

2–Localização

A Jazida Bañado de Medina localiza-se no norte do Uruguai, no

Departamento de Cerro Largo, município de Melo, tendo como coordenadas centrais

32º24’39” de latitude sul e 54º22’04” de longitude oeste. Este ponto pode ser atingido a

partir da cidade de Melo, rumando-se para leste pela Ruta 7 até atingir o povoado de

Bañado de Medina. A partir da intersecção com a Ruta 26 percorresse mais 2 km até a

jazida em estudo, Campo B (figura 01).

As bentonitas encontram-se inseridas na seqüência de estratos que

compõem a Formação Rio do Rasto, estando totalmente inclusas nesta formação, sendo

possível a sua identificação em apenas alguns pontos do terreno, como em cortes das

estradas principais da região. Este aspecto sempre dificultou a sua observação direta em

superfície, sendo que a melhor visualização da ocorrência é aquela realizada através de

furos de sondagens, como os que o projeto teve acesso neste estudo.

3Trabalhosanteriores

As argilas esmectíticas da região de Melo são conhecidas desde 1940,

sendo os primeiros trabalhos publicados por Goñi (1952). Posteriormente, Bossi (1960)

descreve detalhadamente as ocorrências. Neste período, as argilas chegaram a ser

empregadas como carga na fabricação de sabão doméstico. Melissari et al. (1966)

avaliaram o emprego desta argila para moldes de fundição mediante a ativação com sais

de sódio e apresentaram uma estimativa de reserva na ordem de 20.000 toneladas.

Gómez et al. (1980, inédito), trabalhando na área de Bañado de Medina, determinaram

duas áreas com interesse especial, denominando-as em Campo A e B (figura 1). Através

da análise térmica diferencial (ATD), esses autores identificaram as argilas como sendo

montmorilonitas (nome do grupo das esmectitas utilizado nesta época) e procederam

outros testes para avaliar as propriedades tecnológicas das argilas, além de estimarem a

existência na região de reservas da ordem de 100 000 a 1 000 000 de toneladas para o

campo B. Neste mesmo período, o material coletado próximo ao Campo B foi

parcialmente empregado pela empresa “Química San Fernando” estabelecida em

Montevidéu que produzia cerca de 300 toneladas/mês de bentonita ativada alcalina e

ácida, utilizada na clarificação de óleos e vinhos. A atual pesquisa utilizou as

informações desse relatório para reavaliar o Campo B através de uma malha de

sondagem.

A exposição parcial das argilas do Campo A permitiu a Calarge (2001)

amostrar e descrever aspectos estruturais e geoquímicos da esmectita, fazendo uma

comparação com as argilas com características similares encontradas na localidade de

Aceguá (Brasil). Os dados geoquímicos desse trabalho, principalmente envolvendo

elementos traços e terras raras permitiram relacionar a bentonita como sendo originada a

partir de material vulcânico de composição riolítica a dacítica em ambiente geológico

do tipo colisão/subducção (Calarge et al. 2003, Calarge et al. 2006).

4–Metodologia

A metodologia empregada teve como objetivo fornecer dados para

caracterização da jazida a nível de terreno, permitindo a sua visualização espacial

através de um programa de sondagem no Campo B, cuja delimitação inicial foi baseada

em informações obtidas a partir do relatório inédito de Gómez et al. (1980). As

sondagens forneceram as amostras para estudos complementares em laboratório Os

furos de sondagens foram planejados para atingirem a camada de siltito inferior, onde

eram interrompidos. Posteriormente, os testemunhos foram enviados para o laboratório

visando à determinação da sua faciologia e para a coleta de amostras para estudos em

laboratório. Procedeu-se também levantamentos regionais visando à inserção da Jazida

Bañado de Medina no contexto estrutural e estratigráfico da área. Como resultados mais

importantes desta etapa, destacam-se a visualização espacial e a cubagem da jazida.

Os estudos envolvendo a composição das amostras de rochas

sedimentares e de bentonitas da Formação Rio do Rasto, compreenderam o emprego da

microscopia ótica e principalmente a difratometria de raios-X. Nesta ultima técnica,

inicialmente fez-se uma avaliação da mineralogia através de amostras coletadas ao

longo do perfil de sondagem utilizando o método do pó em amostras não orientadas.

Para o estudo em amostra orientada, a bentonita foi desagregada e dispersa em

ultrassom com água deionizada. As frações menores que 20 µm e 2 µm foram separadas

através de técnicas de decantação e centrifugação (Moore e Reynolds, 1997). As frações

separadas foram saturadas com Ca e K por dispersão em soluções 1N de CaCl

e KCl.

Amostras saturadas com KCl foram novamente submetidas à troca de cátion com

solução CaCl

1N (Meunier et al, 2004). Foram preparadas várias montagens de lâminas

orientadas de cada amostra, naturais e saturadas com Ca, K e K-Ca. As amostras

orientadas foram submetidas a tratamentos posteriores como a solvatação com

etilenoglicol e o aquecimento por duas horas na temperatura de 540°C. A partir da

fração menor que 2 µm, procedeu-se a uma montagem não orientada para a avaliação do

parâmetro “b” da esmectita.

A decomposição dos difratogramas foi realizado nas amostras saturadas

com base na metodologia estabelecida por Lanson (1997), assumindo a substituição do

difratograma original por um difratograma modelado a partir de um número mínimo de

reflexões elementares Gaussianas e Lorentzianas, baseado na posição, intensidade e

largura do pico a meia altura. O grau de ajustamento entre o difratograma experimental

e o modelado nesta metodologia foi sempre superior a 99% de coincidência.

Os testes de capacidade de troca de cátions (CTC) foram executados no

Laboratório de Geoquímica da UFRGS na fração <2µm a partir da troca dos cátions

interfoliares com NH

. A análise química envolvendo a concentração dos elementos

maiores foram feitas por espectrometria de fluorescência de raios –X a partir de

pastilhas fundidas e a perda ao fogo avaliada através da gravimetria, segundo

metodologia utilizada junto ao Laboratório de Geoquímica da UFRGS.

Os ensaios tecnológicos foram feitos em amostras significativas da jazida

de bentonita Bañado de Medina e direcionados para uma possível utilização em moldes

de fundição. As amostras foram previamente ativadas com carbonato de sódio na

proporção de 3% e 5% em peso da amostra seca no Laboratório de Controle de

Qualidade da Mineração Drescon (Paraíba) e no Laboratório de Fundição (LAFUN) do

Centro Tecnológico da UFRGS.

5–Geologiadaárea

A jazida Bañado de Medina situa-se na unidade geomorfológica

Depressão Rio Ibicuí–Rio Negro, dentro do domínio da seqüência de rochas que

compõem a bacia intracratônica do Paraná (figura 01). A evolução estratigráfica e

estrutural da Bacia do Paraná evidencia um controle a partir das direções herdadas do

embasamento, estabelecendo um arcabouço formado por lineamentos orientados

preferencialmente na direção NE-SW, resultantes de suturas tectônicas ligadas a faixas

móveis neoproterozóicas–eopaleozóicas que circundam o cráton central da Bacia do

Paraná (Milani, 1997). Especificamente, em relação ao Paleozóico Superior da Bacia do

Paraná, as informações sugerem a existência de um processo de aproximação de

diferentes massas continentais, culminando com a consolidação do Pangea (Scotese et

al. 1979, apud Lavina, 1991). No Brasil, o Permiano Superior da Bacia do Paraná é

representado pelo Grupo Passa Dois, que compreende formações sedimentares

depositadas dominantemente em ambiente marinho como a Formação Irati, Serra Alta e

Teresina, culminando superiormente com a Formação Rio do Rasto, depositada em

ambiente transicional e continental (Menezes, 2000). A tendência de continentalização

observada durante o período de deposição do Grupo Passa Dois, se traduz num processo

de regressão do mar intracontinental associado à tectônica tardi-Herciniana, marcada

por processos como a elevação contínua do continente Pangea e pelo registro de um

intenso vulcanismo durante o Permiano Médio e Superior, provavelmente do tipo

explosivo e relacionado a zonas de subducção ativas nas margens dos continentes

(Ramos, 1988, Lavina, 1991, Kay et al., 1989, Calarge, 2001).

Embora as unidades estratigráficas tenham denominações diferenciadas

na coluna do Uruguai e na do Brasil, a correlação entre ambas é direta (Andreis et al.

1986), porém, algumas particularidades, envolvendo principalmente a Formação Rio do

Rasto, devem ser consideradas para evitar problemas de interpretação (figura 2 ). Na

estratigrafia brasileira, o Rio do Rasto foi identificado inicialmente por White (1908) e

elevado posteriormente à categoria de formação por Gordon Jr. (1947) subdividindo-a

numa unidade inferior denominada de Membro Serrinha, seguida superiormente pelo

Membro Morro Pelado. No contexto uruguaio, a Formação Rio do Rasto se distribui em

duas formações distintas, denominadas de Formação Yaguari e Formação Buena Vista.

A Formação Yaguari, que contêm as bentonitas, esta dividida no Uruguai numa unidade

inferior (Membro San Diego) e numa unidade superior (Membro Vila Viñoles), sendo

que esta última abriga as camadas de bentonita. Já a unidade denominada no Brasil de

Membro Morro Pelado, vem a se constituir no Uruguai numa formação isolada

denominada de Formação Buena Vista (figura 2). Observações no terreno, evolvendo

principalmente afloramentos no eixo formado pela estrada que une as cidades de Bagé

(RS) e Melo (Uruguai), e no que se refere ao posicionamento estratigráfico das camadas

de bentonita, estabelecem que a compartimentação estratigráfica adotada no Uruguai

seja a mais conveniente para o estudo das bentonitas, colocando-as dentro do Membro

Vila Viñoles da Formação Yaguari, que no Brasil seria equivalente a uma unidade

inexistente que poderia ser denominada de Membro Serrinha Superior da Formação Rio

do Rasto. Bossi e Navarro (1987) descrevem o Membro San Diego como sendo

formado por fácies predominantemente pelíticas com coloração escura, própria de um

ambiente redutor e de baixa energia, sendo que a passagem para o Membro Vila Viñoles

é gradativa e marcada por um aumento da participação de siltitos e arenitos com tons

dominantemente avermelhados, denotando uma crescente continentalização e o

predomínio de ambientes oxidantes.

A distribuição das unidades geológicas na área de estudo pode ser

visualizado na figura 01 (Bossi et al. 1998), sendo que a Jazida Bañado de Medina

encontra-se dentro da seqüência que compõe a Formação Yaguari. São expressivos os

contatos por falhamentos entre as unidades que afloram na área, seguindo

principalmente duas direções, a NE e a NW. Alguns desses falhamentos estão

identificados na figura 01 como lineamentos, sendo que outros não demarcados podem

ser inferidos através da observação da existência de contatos retilíneos entre as

formações. Próximo à Jazida de Bañado de Medina ocorrem diques com direção geral

NW e sill de diabásio, pertencentes provavelmente ao evento Serra Geral e associado a

reativações de antigas zonas de fraqueza do embasamento. Outra conseqüência da

tectônica rígida identificada na região é a perturbação na continuidade lateral das

camadas, sendo freqüente a existência de movimentos verticais, formando uma sucessão

de blocos soerguidos e rebaixados, que limitam a extensão lateral dos estratos, tanto na

escala regional como na escala local.

Membro Morro Pelado Formación Buena Vista

Membro Serrinha Formación Yaguari

Formação Irati Formación Melo

Formação botucatu Formación Tacuarembó

Formação Rio Bonito Formación Tres Islas

NOMENCLATURA BRASIL NOMENCLATURA URUGUAI

L L L L

s s s s

o o o

Correlação entre as Colunas estratigráficas do Brasil e do Uruguai

........

s s s s

Superior (Bentonita) Membro Vila Viñoles

Inferior Membro San Diego

s s s

Figura 2 – Coluna estratigráfica comparativa entre as nomenclaturas usadas no

Brasil e no Uruguai.

Figura 3 – Mapa dos poços de sondagem e espessura das camadas

6–Contextogeológicododepósitoecubagem

A pesquisa da argila na região do Campo B (figura 1) foi realizada

através de uma malha de sondagem regular com células de 50 m de lado (figura 3).

Figura 7 – Perfil A – B mostrando o as camadas de bentonita.

Em superfície, não é observada a exposição direta da argila estando o

jazimento encaixado na parte baixa de um terreno caracterizado por uma morfologia em

coxilhas com declividades suaves. O solo é do tipo vertissolo a litossolo síltico argiloso

com abundante concentração de matéria orgânica, resultando numa cor, em geral preta.

Através das sondagens foi possível estabelecer para a Jazida Bañado de Medina uma

seqüência de camadas horizontalizadas ou levemente basculadas devido a processos

tectônicos posteriores. As camadas apresentam espessuras variadas, podendo o

jazimento ser compartimentado a partir do topo em solo orgânico (até 1 m de

espessura), camadas de siltito, camada de argilito e novamente, ao final dos poços,

camadas de arenito fino. Nos poços, a camada superior de siltito que capeia as camadas

de argilito apresenta espessuras que podem atingir até 8 m e possui cores desde cinzas

claras a avermelhadas, muito provavelmente relacionadas com diferentes níveis de

oxidação do ferro. A camada de argilito possui um contato superior com a camada de

siltito e inferior com o arenito fino do tipo nítido, demarcando uma passagem brusca. A

espessura do argilito no interior da jazida chega até 6,5 m (Figura 3 e 4) e apresenta

diferentes litofacies que foram descritas principalmente através de caracteres

macroscópicos como a cor e estruturas.

Em geral, a cor do argilito é rosada, estruturalmente maciço e por ser

formado em quase sua totalidade por argila esmectítica é denominado no jazimento

como camada de bentonita, termo aqui considerado na concepção mais ampla dada por

Grim & Guven (1978). O arenito inferior que baliza o final do argilito nesta seção pode

ser observado diretamente em afloramento circundante ao jazimento Bañado de Medina,

quando assume tonalidades com cores vermelhas sendo fortemente cimentado com

carbonato. Monitorando a espessura da camada de argilito (figura 3), observa-se que a

jazida esta compreendida numa área de aproximadamente 9,5 hectares acompanhando a

declividade de um flanco de uma coxilha. A espessura da camada de argilito diminui

bruscamente em direção as partes mais elevadas do terreno, onde desaparece, estando o

depósito confinado ao vale entre as duas coxilhas. Embora a espessura da camada de

argilito diminua na direção sul, o limite neste quadrante não ficou bem estabelecido. O

comportamento da camada de argilito indica uma descontinuidade que é atribuída à

existência de falhamentos com componente vertical de movimento, que controlam o

depósito. O falha mento F-F1 de direção NW, assinalado na figura 3, pode ser

observado diretamente no terreno através de trincheiras que interceptam o plano de

falha, permitindo a identificação do bloco abatido e do elevado como assinalado na

figura 5.

O perfil AB, abrangendo poços situados ao longo do eixo longitudinal do

jazimento evidencia que a camada de argilito encontra-se confinada entre uma camada

superior e inferior de siltito e arenito fino (figura 4). Observações dos testemunhos de

sondagens indicam que a camada superior de siltito é contínua ao longo de toda a jazida,

interpretando-se como uma deposição dentro do evento de sedimentação da Formação

Rio do Rasto. Desta forma, a disposição das camadas mostra que alguns dos

falhamentos que controlam o jazimento estavam ativos durante a sedimentação, tendo

este mecanismo propiciado a preservação da bentonita e muito provavelmente

promovido a acumulação através de processos de sedimentação subaquosa dos materiais

que teria originado as argilas (cinza vulcânica). A superfície entre o siltito superior e a

bentonita, exposta no flanco oeste e noroeste da jazida se constitui numa discordância

erosiva, marcada por uma mudança drástica no ambiente de sedimentação, que passa de

um regime de baixa energia, com capacidade apenas de depositar folhelhos e argilitos

para um regime de alta energia, evidenciado por marcas de onda e estratificação cruzada

acanalada. Na área da jazida, a discordância marca a passagem da Formação Yaguari

(Membro Vila Viñoles) para a Formação Buena Vista, sendo que dentro da

nomenclatura brasileira seria a passagem do Membro Serrinha para o Membro Morro

Pelado (figura 6).

Figura 5 - Contato por falha entre a bentonita (bloco abatido) e o arenito siltoso

(bloco soerguido), evidenciando o fraturamento próximo a linha de falha.

Figura 6– Contato entre o Membro Morro Pelado e o membro Serrinha (bentonita)

As observações na camada de bentonita indicam uma compartimentação

que inicia na parte basal com uma camada de 30 cm, diretamente em contato com o

arenito fino inferior. Texturalmente compacta e de cor violácea, estende-se por todo o

jazimento e demarca a base do pacote de bentonita, sendo denominada de bentonita V

(fig. 04). Sobreposta aparece uma camada de bentonita de cor rosada, com espessura de

até 2 m, porém, sua distribuição é irregular, estando ausente em alguns setores do

jazimento. Apresenta-se homogênea, não tendo sido observado laminações, recebendo a

denominação de bentonita A. Seguindo em direção ao topo, ocorre uma litofacies com

características diferenciadas, especialmente pelo surgimento de laminações

centimétricas a milimétricas, dando origem a uma estratificação paralela e horizontal na

forma de um ritmito com laminações com cores avermelhadas e creme. Esta camada é

denominada de bentonita B (figura 07), e caracteristicamente possui mais silte e uma

distribuição mais constante na jazida que a bentonita A, atingindo espessuras que

chegam até 1,5m. Por fim, na parte superior da camada de argilito, em contato direto

com o siltito superior, é possível a individualização de uma litofácies com colorações,

variando entre roxo e marrom avermelhado, freqüentemente com intraclastos

centimétricos de argilito tipo bentonita B. Esta camada foi denominada de bentonita C e

apresenta espessuras variáveis ao longo da jazida, não sendo incomum intervalo de até 3

m. A identificação de intraclastos de argilito dentro de uma matriz também argilosa é

interpretada como feições ligadas ao retrabalhamento intrabacial associado com a

reativação dos falhamentos, com conseqüente aumento da energia de transporte do

meio, promovendo a erosão dos blocos falhados elevados e uma remobilização e

possível concentração dos sedimentos em setores rebaixados do relevo.

Figura 7 – Características macroscópicas diferenciais entre as camadas de

bentonita

Os elementos levantados permitem correlacionar o ambiente de

sedimentação dos argilitos da seqüência de rochas que compõem o jazimento como do

tipo lagunar com uma taxa de aporte de terrígenos muito baixa. Como inferido em geral

para a parte intermediária e superior da Formação Rio do Rasto, as condições eram

oxidantes e associadas a um clima árido que favoreceu a transformação da cinza

vulcânica em esmectita. Acumulações de bentonita com a espessura observada neste

jazimento são difíceis de serem explicadas somente através do aporte direto da cinza

vulcânica, porém, a identificação de diferentes litofácies ao longo do perfil viabiliza um

modelo de deposição da cinza em diferentes episódios. A identificação de blocos

elevados e abatidos e de processos de retrabalhamento intrabacial permite admitir a

existência de mecanismos de transporte e acumulação de cinzas vulcânicas e material

fino num regime sedimentar, cuja fase final de deposição subaquosa estaria concentrada

em depressões, muito provavelmente lagos tectônicos, tornando plausível neste modelo

a existência de grandes espessuras de bentonita.

Este contexto caracteriza a jazida de bentonita como situada em um bloco

falhado abatido que a preservaram da atuação dos processos erosivos posteriores que

originaram os pacotes sedimentares da parte superior da Formação Rio do Rasto.

Utilizando os dados obtidos pelos 31 poços de sondagem na área de 9,5 ha, que foi

objeto deste estudo (fig. 4), foi possível medir a reserva de bentonita. O valor calculado

foi de 580.000 toneladas. Esta reserva está em subsuperfície, sendo que 44% do

jazimento possui de 1 a 5 metros de capeamento estéril, 44% possui de 5 a 10 metros de

capeamento e 12% do jazimento tem mais de 10 metros de material estéril sobrejacente.

Este material estéril sobre a camada de bentonita é um siltito argiloso pouco

consolidado e de fácil remoção.

7–Mineralogia

Através da difratometria de raios-X (DRX), constata-se que ao longo dos

perfis, a mineralogia principal da bentonita é formada por esmectita, quartzo e

feldspato. Na difratometria, salienta-se em todos os níveis um pico com espaçamento

basal de 15Å, próprio de uma esmectita cujo cátion intercamada predominante é o

cálcio. Na porção superior da bentonita, aparecem linhas mais intensas do quartzo,

feldspato e plagioclásio, indicando uma maior concentração desses minerais, cuja

participação diminui em direção a parte inferior da camada (figura 8A).

Figura 8 -(A) Difratogramas de raios-X (DRX) ao longo do perfil do furo de

sondagem BC1-2, amostra total, modo natural, intervalo de 2° a 32°2θ. Sm

(esmectita), Qz (quartzo), Fk (K feldspato), Pl (plagioclásio). (B) O posicionamento

do pico 060 é típico de esmectita dioctaédrica.

A esmectita se constitui no único argilomineral identificado em todas as

amostras e se caracteriza por um pico d

001

intenso na região de 15Å em todas as

amostras coletadas ao longo do perfil. Outra característica constante da esmectita é a

posição do d

060

em 1.498 Å, indicando serem dioctaédricas (fig. 8B). A esmectita pode

ser classificada como dioctaédrica cálcica.

Figura 9 - Difratogramas de raios-X (DRX) ao longo do perfil do furo de sondagem

BC1-2. Fração <2µm, Saturado com Ca, modo glicolado. CuKa, intervalo de 2° a

32°2θ.

A pureza do argilomineral pode ser constatada através da análise dos

padrões de difração obtidos em amostras orientadas da fração menor que 2 µm, após

saturação com Ca e submetidas à glicolação (figura 9). Ao longo do perfil, a esmectita

nesta condição assume um espaçamento basal de 16,445 Å próprio de esmectitas que

admitem duas camadas de glicol no espaçamento intefoliar, com um pico d

001

intenso e

simétrico, indicando um elevado grau de cristalinidade. As demais reflexões basais

harmônicas ocorrem a 8.18Å (d

002

), 5.41Å (d

003

) e 4.11Å (d

004

), cuja comparação com o

posicionamento teórico dos picos (fig. 9), evidencia uma série racional com

posicionamentos muito próximos aos esperados para essas reflexões, caracterizando

uma esmectita pura, sem evidência de interestratificado tipo I/S.

As amostras saturadas com CaCl

(Cálcio – saturação 1) da fração menor

que 2µm foram submetidas à nova saturação com KCl (Potássio) e, posteriormente,

novamente saturadas com CaCl

(Cálcio – saturação 2), seguindo a metodologia de

Meunier et al. 2004. Os resultados obtidos ao longo do perfil de bentonita (poço BC1-2,

figura 3) se reproduziram de maneira similar em todas as amostras, demonstrando a

homogeneidade da esmecita. Para ilustrar o comportamento da esmectita de Bañado de

Medina, escolheu-se os resultados obtidos com a amostra 450A do poço BC1-2 (figura

10). Observa-se que os padrões de difração são drasticamente modificados após a

saturação com K (Fig. 10). A reflexão d

001

da esmectita nesta condição passa de 11,79Å,

seca ao ar para valores em torno de 13,50Å tratada com etileno glicol, com picos menos

intensos e mais abertos que os padrões de difração obtidos após a saturação com cálcio

(Cálcio – saturação 1). A linha de base do difratograma (background) se eleva em

direção aos baixos ângulos e as reflexões harmônicas d

002

e d

003

tendem a

desaparecerem indicando um empilhamento de domínios de duas ou mais camadas de

esmectita com arranjo caótico (Moore & Reynolds, 1989). A entrada do íon K no

espaçamento interfoliar possivelmente provocou na esmectita o aparecimento de

diferentes domínios com cargas e graus de hidratação contrastantes (Meunier et al.

2004). As modificações observadas no padrão de difração e principalmente a fixação do

potássio não são irreversíveis, pois, as amostras K-saturadas submetidas a uma nova

saturação com Ca

(Cálcio – saturação 2), readquirem as propriedades iniciais da

esmectita (fig. 10), com apenas uma modificação quanto à maior largura do pico d

001

Este comportamento demonstra que a esmectita de Bañado de Medina permaneceu com

uma estrutura aberta e não apresentou em seu edifício cristalino a predominância de

setores mais evoluídos, que poderiam reter irreversivelmente o potássio. É

surpreendente que a ação da diagênese (considerando que este material tem

originalmente uma idade Permiana) não foi intensa o suficiente para transformar as

esmectitas em argilominerais do tipo interestratificado ilita/esmectita (IS), sendo que

provavelmente os seus efeitos se deram no sentido de influenciar na elevada

cristalinidade da esmectita. Em síntese, os resultados obtidos através das saturações com

CaCl

e KCl e principalmente pela dificuldade em fixar o K em sua estrutura mostram

que as esmectitas da Jazida Bañado de Medina são predominante do tipo baixa carga.

Para investigar o comportamento da esmectita, optou-se por avaliar os difratogramas

através da técnica de desconvolução de picos (Lanson 1997), principalmente nos

padrões gerados após a saturação com potássio que apresentou um pico d

001

menos

intenso e com forte assimetria.

Figura 10 - Difratogramas de raios-X (DRX) ao longo do perfil do furo de

sondagem BC1-2. Fração <2µm, Saturado com Ca, K e K-Ca no modo seca ao ar e

ao etileno glicol. CuKa, intervalo de 2° a 32°2θ.

Na saturação com KCl, a esmectita da Jazida Bañado de Medina

apresentou um comportamento diferenciado a nível de domínios do mineral. O padrão

de difração nas amostras saturadas com K coletadas ao longo do nível de bentonita do

poço BC1-2 (figura 11A) evidencia que todas as amostras apresentaram modificações

acentuadas, com o pico d

001

se tornando assimétrico, em direção a região dos baixos

ângulos, sendo largo e sem os harmônicos. O processo de desconvolução do pico d

001

amostra seca ao ar (figura 11B), estabelece que a melhor coincidência do difratograma

experimental (d

001

=11,79Å), com o teórico se deu a partir de uma decomposição

englobando três curvas Gaussianas básicas. Uma delas, de maior intensidade (11,56Å) é

a determinante do posicionamento do pico principal e as outras duas com menor

intensidade relacionam-se com a assimetria do pico d

001

e produziram um espaçamento

de 14,11Å e 10,17Å. Na amostra tratada com etileno glicol (figura 11C), observa-se que

a melhor coincidência do difratograma experimental (d

001

=13,497Å), com o teórico se

deu a partir de uma decomposição em que a curva mais intensa teve um espaçamento

de 13,60Å, associada a outras duas curvas com menor intensidade com espaçamento de

17,12Å e 11,66Å.

O pico mais intenso na amostra seca ao ar, localizada a 11,66Å e no

tratamento com etileno glicol, localizado a 13,60Å, corresponderia a domínios do

edifício cristalino da esmectita com potássio interfoliar com uma camada de água na

amostra seca ao ar (11,66Å) e com uma camada de etilenoglicol (1EG) na amostra

tratada com etileno glicol (13,60Å). Adicionalmente, os picos localizados

respectivamente a 10,17 Å e 11,66 Å corresponderiam à proporção de esmectita que

devido à entrada de K no espaço interfoliar, se comportou como uma espécie de ilita

(illite like), ou 0EG. Por fim, o terceiro pico que na amostra seca ao ar e tratada com

etilenoglicol aparece a 14,11 e 17,12Å respectivamente é interpretado como sendo

domínios da montmorilonita em que muito provavelmente não houve a substituição do

Ca interfoliar pelo K, permanecendo com as características da esmectita original, dando

origem a domínios do tipo 2EG.

Procedendo a integração em área de cada uma das curvas que compõem

o pico experimental, pode-se avaliar a participação de cada um dos domínios de

esmectita no cômputo geral da amostra. Estes valores normalizados estão sumarizados

na figura 12A, podendo observar-se que existem variações entre as amostras de

diferentes profundidades do perfil, porém, sempre com a mesma tendência, ou seja,

predomínio de domínios no empilhamento da esmectita com folhas do tipo 1EG (em

média 69% das camadas), seguido de folhas que apresentaram comportamento 2EG

(15%) e 0EG (15%). As frações menores que 2µm, no modo natural (não saturadas),

foram submetidas à determinação da capacidade de troca de cátions (CTC), sendo que

os valores encontrados em meq/100g das amostra estão relacionados na figura 12A.

Observa-se que as variações encontradas no CTC das amostras têm uma tendência de se

correlacionar positivamente com a proporção de folhas do tipo 2EG (figura 10B) e

negativamente com folhas do tipo 0EG (figura 10C), podendo esta observação refletir

em variações das propriedades tecnológicas da bentonita ao longo do perfil.

Figura 11 - Difratogramas de amostras K-saturadas, fração <2µm, saturado com

Ca e posteriormente com K, CuKa. (A) Padrões de difratogramas das amostras

orientadas e tratadas com etilenoglicol, coletadas ao longo do perfil do furo de

sondagem BC1-2, intervalo de 2° a 24°2θ. (B) Decomposição do pico d001 do

difratograma da amostra 450 A, seca ao ar após saturação com KCl. (C)

Decomposição do pico d001 do difratograma da amostra 450 A, tratada com

etileno glicol após saturação com KCl.

Figura 12 - (A) Participação dos domínios 0EG, 1EG e 2EG no empilhamento das

folhas da esmectita Bañado de Medina e valores de capacidade de troca de cátions

(CTC) das amostras em diferentes profundidades(valores em meq/100g). (B)

Correlação positiva entre o CTC e a proporção de folhas do tipo 2EG. (C)

Correlação negativa entre o CTC e a proporção de folhas do tipo 0EG.

Quimicamente, foi analisada a amostra típica da bentonita de Bañado de

Medina (amostra MEDB2-970A, fração total) cujos valores encontrados estão na tabela

01. Com base nesses valores, calculou-se a fórmula química com base em meia célula

unitária, considerando-se O

(OH)

e o ferro total como Fe

. Observa-se que 76% da

carga provém da folha octaédrica, sendo a substituição na folha tetraédrica muito pouco

significativa, sendo que a carga interfoliar em torno de 0,38 por O

(OH)

mostra que a

montmorilonita posiciona-se no pólo das esmectitas de baixa carga. Estas características

associadas com os dados de difração mostram que a esmectita da Jazida Bañado de

Medina é dioctaédrica e corresponde a uma Al-montmorilonita (Newman & Brown,

1987). Estas características posicionaria a montmorilonita, num modelo proposto por

Ddani et al (2005) como sendo bentonitas desenvolvidas a partir de cinza vulcânica

depositada em posição distal em relação ao centro vulcânico e transformadas em

condições de baixa profundidade e temperatura.

Tabela 1 - Análise química de amostra típica da bentonita Bañado de Medina e

valores calculados para a fórmula química aproximada.

8–Propriedadestecnológicas.

As bentonitas possuem características peculiares e importantes para um

diversificado campo de utilização industrial, destacando-se usos como: (a) componente

de fluidos utilizados para perfuração de poços de petróleo (b) aglomerante de areias de

moldagem usadas em fundição; (c) pelotização de minério de ferro; (d) descoramento de

óleos e clarificação de bebidas; (e) impermeabilizante de solos; (f) absorvente sanitário

para animais de estimação; (g) carga mineral, em produtos farmacêuticos, rações

animais, produtos cosméticos e outros; (h) agente plastificante para produtos cerâmicos,

(i) composição de cimento, entre outros (MURRAY, 2000).

No Brasil, os usos mais importantes das bentonitas são para aglomerante

de moldes de fundição, como componente em fluido de perfuração de poços e na

pelotização de minério de ferro.

Embora diversos trabalhos tenham sido feitos envolvendo a bentonita das

regiões de Melo (Uruguai) e Aceguá (Brasil), inclusive ressaltando as possíveis

aplicações tecnológicas desta argila, concretamente não foram encontrados dados ou

resultados de testes que pudessem mostrar estas propriedades. Neste item o objetivo é

divulgar os resultados de testes preliminares com a bentonita de Bañado de Medina,

comparando estes dados com os obtidos em bentonitas provenientes de outros

jazimentos, permitindo estabelecer o potencial destas argilas no campo da aplicação

industrial.

Em função da proximidade do jazimento de Bañado de Medina com

pólos importantes da indústria da fundição no Brasil (especialmente a região de

Joinville em Santa Catarina) e considerando que essas indústrias importam expressiva

quantidade de bentonita, da Argentina, os testes foram direcionados para este uso.

amostra MEDB2‐97

SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 MnO MgO CaO K2O P.F. total

AnáliseQuímica 59.64 17.75 0.08 3.94 0.03 6.54 2.46 0.11 9.32 99.87

Si IVAl VIAl Fe+3 Mn VIMg VIcations Ca K

Fórmulaquímica

3.91 0.09 1.28 0.19 0.001 0.64

2.111

0.17 0.009

‐0.292

‐0.09

0.382

Cargaoctaédrica

Cargatetraedrica

Cargainterfoliar

A esmectita do jazimento de Bañado de Medina apresenta o cálcio como

cátion intrafoliar. Devido a esta característica, para seu uso na fundição, é necessário

proceder à ativação desta argila através da adição de carbonato de sódio que promove a

troca do cálcio pelo sódio , potencializando suas propriedades tecnológicas. Para medir

estas propriedades foram realizadas análises em laboratório após a ativação da

bentonita.

As amostras analisadas no laboratório da empresa Drescon, na Paraíba,

foram enviadas na forma natural e neste laboratório foram tratadas com 3% (em peso de

amostra seca) de carbonato de sódio e moídas (90% menor que 200 mesh). A amostra

analisada pelo laboratório de fundição do Centro de Tecnologia da UFRGS foi tratada

nos laboratórios do Instituto de Geociências da UFRGS com 5% (em peso de amostra

seca) de carbonato de sódio, sendo posteriormente seca e moída.

Na ativação industrial, os valores utilizados de carbonato variam de 2% a

5% em peso de argila seca. A quantidade de carbonato de sódio usada é em função da

aplicação que a bentonita terá após a ativação. Os resultados são mostrados na tabela 2.

As amostras testadas no laboratório da Drescon (ativada com 3% de

carbonato de sódio) apresentaram características que atendem, parcialmente, as

especificações das indústrias da fundição como: Resistência à Tração a Úmido e a

Resistência a Compressão a Verde (RTU e RCV), Absorção de Azul de Metileno

(AAM original), alta estabilidade térmica, porém baixo inchamento (mínimo de 27 ml).

Esta amostra também apresentou baixa viscosidade, inferior a (30 ml de L 600), e

filtrado acima de 18ml, não atendendo as normas da Petrobrás para fluidos de

perfuração de poços. (Tabela 3)

A amostra analisada no laboratório de fundição da UFRGS (ativada com

5% de carbonato de sódio) apresentou resultados dentro das exigências da indústria da

fundição (tabela 3). Com o aumento de concentração de carbonato de sódio (de 3% para

5%) na ativação, conseguiu-se otimizar propriedades como o inchamento e a resistência

à tração a úmido (RTU). Este incremento nos valores das propriedades analisadas,

especialmente do inchamento, deve-se, provavelmente, a concentração maior de

carbonato de sódio, estabelecendo uma maior efetividade da substituição do Ca

pelo

(provavelmente pela maior facilidade de hidratação do sódio em relação ao cálcio,

Darley e Gray, 1998). Também o aumento do pH, com maior concentração de carbonato

de sódio, promove uma ataque mais efetivo na estrutura da esmectita, favorecendo sua

dispersão. Esta relação direta entre o aumento do teor de carbonato de sódio na ativação,

o aumento do pH da argila e o inchamento, foi observada por Alves et. al. (2008).

Na amostra analisada no laboratório de fundição da UFRGS, a

Resistência à Compressão a Verde (RCV) apresenta menor valor com relação ativada

com 3% de carbonato de sódio, possivelmente em função da deficiente moagem (35%

maior que 200 mesh) nesta amostra.

Tabela 2 – Resultado comparativo de ensaios tecnológicos entre a bentonita de

Bañado de Medina e uma bentonita de Neuquén na Argentina

O alto valor da Estabilidade Térmica vem corroborar com a análise

mineralógica que aponta ser esta bentonita, ao longo do perfil estudado, uma argila

constituída por montmorilonita pura, sem evidências de interestratificados, com alta

cristalinidade e alto grau de ordenamento. Quando comparada com a bentonita da

Argentina, sódica natural, de idade Terciária (tabela 3), a estabilidade térmica da

bentonita de Bañado de Medina, de idade Permiana, é bastante superior. Possivelmente

o maior tempo sob os efeitos da diagênese tenham organizado mais a estrutura da

bentonita de Bañado de Medina, resultando em sua estabilidade térmica mais elevada.

Com relação ao inchamento a bentonita sódica natural da Argentina

apresenta valores semelhantes à bentonita de Bañado de Medina ativada com 3% de

carbonato de sódio e valores inferiores se comparada com a bentonita de Bañado de

Medina que foi ativada com 5% de carbonato de sódio. Este resultado apóia a

possibilidade de que o inchamento é favorecido não somente pela troca mais efetiva do

cálcio pelo sódio (e no caso da sódica natural, pela presença do sódio na posição

interfoliar) mas também pelo ataque que o carbonato de sódio promove na superfície do

argilomineral durante a ativação.

9–Conclusões

Ocorrências de camadas de bentonita associadas com seqüências

sedimentares Permianas da Bacia do Paraná são descritas em vários trabalhos (Coutinho

et al. 1991; Ferrando e Andreis, 1986; Milani, 2000). A Jazida Bañado de Medina

(próximo a cidade de Melo, Uruguai) se destaca neste contexto pela espessura incomum

da camada de bentonita, com boas perspectivas de uma exploração comercial deste tipo

de rocha.

Estratigraficamente, a bentonita encontra-se dentro da Formação Rio do

Rasto, mais especificamente, na porção superior do Membro Serrinha. Utilizando a

nomenclatura uruguaia, a bentonita em estudo encontra-se no Membro Vila Viñoles da

Formação Yaguari (Permiano Superior). Além deste critério estratigráfico, os resultados

mostram uma forte correlação do depósito com falhamentos, encontrando-se a jazida em

blocos rebaixados do terreno e portanto, preservados de processos erosivos.

Numa área de 9,5 ha, foram realizados 31 furos de sondagens, espaçados

regularmente em 50 m que mostram que a bentonita encontra-se confinada entre uma

camada superior de silte e arenito fino e inferiormente por arenito fino, sendo os

contatos nítidos. As espessuras de bentonita registradas nos poços variaram de 6,6 m até

0,5 m, com uma cobertura de silte e arenito que variou entre 1,60m e 11,50m.

A bentonita apresenta diferenças quanto à coloração e estruturas

sedimentares e estes critérios foram utilizados para dividi-la em litofácies,

denominando-se de bentonita V, camada compacta e de cor violácea diretamente em

contato com o arenito inferior, seguido de camadas de bentonita denominadas de A, B e

C. A bentonita A é maciça e possui coloração rosada. A bentonita B apresenta

caracteristicamente finas laminações horizontais com aspecto de ritmito. A bentonita C

superior apresenta fortes evidências de retrabalhamento na forma de intraclastos

centimétricos de argilito tipo bentonita B. A identificação de blocos elevados e abatidos

e de processos de retrabalhamento intrabacial permite admitir a existência de

mecanismos de transporte e acumulação de cinzas vulcânicas e material fino num

regime sedimentar, cuja fase final de deposição subaquosa estaria concentrada em

depressões, muito provavelmente lagos tectônicos, tornando plausível neste modelo a

existência de grandes espessuras de bentonita.

Mineralogicamente, a bentonita de Bañado de Medina é composta por

camadas com elevada concentração de esmectita dioctaédrica cálcica. Quartzo e

feldspato ocorrem como minerais traços contaminantes com uma tendência de aumentar

a participação destes em direção ao topo da camada. Os resultados químicos mostram

uma esmectita com baixo teor em ferro, com cerca de 76% da carga interfoliar

proveniente da substituição a nível octaédrico, principalmente pela entrada do

magnésio, com baixa substituição a nível tetraédrico, classificando-se como uma

alumínio montmorilonita. Foi avaliada a capacidade de troca de cátions e os valores

encontrados para a esmectita na fração <2µm variou entre 101 e 116 meq/100g. Após

tratamento com KCl e CaCl

a montmorilonita de Bañado de Medina apresentou

modificações no espaçamento interfoliar, principalmente com a entrada de K, porém,

foram totalmente reversíveis, mostrando serem predominantemente esmectitas de baixa

carga, não apresentando em seu edifício cristalino a predominância de setores mais

evoluídos, que poderiam reter irreversivelmente o potássio.e sua correlação com

domínios 2EG, 1EG e 0EG.

Foram feitos testes para aplicação tecnológica da bentonita, levando em

consideração as necessidades do mercado consumidor do Rio Grande do Sul e Santa

Catarina. Existe uma expressiva demanda por bentonita para aplicação em moldes de

fundição e os resultados neste campo foram promissores, atingindo índices adequados

de estabilidade térmica, inchamento e resistência a tração a úmido após um

procedimento de ativação com 5% de carbonato de sódio.

10Agradecimentos

Os autores agradecem ao CNPq - processo: 481087/2007-9, Projeto

Fapergs/Pronex 408253 e o Programa de Bolsas de Pós-Graduação-REUNI da UFRGS.

11–Bibliografia

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DiscussãoeConclusões:

Rochas sedimentares possuem um critério de prospecção ligado de forma

muito estreita a estratigrafia. A Jazida de bentonita de Bañado de Medina está inserida

dentro de um pacote de rochas sedimentares de idade Permiana da Formação Rio do

Rastro. Esta formação tem correspondência na coluna estratigráfica do Uruguai, porém

com algumas peculiaridades que tornam a coluna proposta por Bossi e Navarro (1997)

mais adequada por diferenciar as fácies que, no caso da nomenclatura brasileira, estão

incluídas dentro do Membro Serrinha. No contexto uruguaio, a Formação Rio do Rasto

se distribui em duas formações distintas, denominadas de Formação Yaguari e

Formação Buena Vista. A Formação Yaguari, que contém as bentonitas, esta dividida

no Uruguai numa unidade inferior (Membro San Diego) e numa unidade superior

(Membro Vila Viñoles), sendo que esta última abriga as camadas de bentonita. Já a

unidade denominada no Brasil de Membro Morro Pelado, vem a se constituir no

Uruguai numa formação isolada denominada de Formação Buena Vista.

A passagem do Membro San Diego, formado por fácies

predominantemente pelíticas com cor escura, próprio de um ambiente redutor e de baixa

energia, para o Membro Vila Viñoles é observada na área de estudo. Sua evolução é

gradativa e marcada por um aumento da participação de siltitos e arenitos com tons

dominantemente avermelhados, denotando uma crescente continentalização e o

predomínio de ambientes oxidantes.

Os trabalhos de campo evidenciaram que a ocorrência de bentonita na

região de Bañado de Medina está restrita a uma rocha bem definida, o Membro Vila

Viñoles da Formação Yaguari.

Nessa região da Jazida de Bañado de Medina, são também expressivos os

contatos por falhamentos entre as unidades que afloram na área, seguindo

principalmente duas direções, a NE e a NW. Estes falhamentos se expressam

freqüentemente na forma de movimentos verticais, formando uma sucessão de blocos

soerguidos e rebaixados, que limitam a extensão lateral dos estratos, tanto na escala

regional como na escala local. Este fator estrutural, com basculamento de blocos, pode

ter sido decisivo na preservação de pacotes de bentonita como o da jazida de Bañado de

Medina. Durante os trabalhos de descrição dos furos de sondagens e de mapeamento,

ficou evidente que os falhamentos identificados foram atuantes durante o processo de

deposição, gerando regiões rebaixadas no terreno e condições de retrabalhamento de

dentro das bacias de deposição. Também, estes sistemas de falhas foram decisivos para

propiciar a formação de blocos rebaixados no terreno que preservaram os pacotes

sedimentares que contem as bentonitas.

Embora não tenha sido o foco principal do trabalho, a origem da

bentonita de Bañado de Medina pela alteração de cinza vulcânica, transportada via

atmosfera, é apoiada em dados de campo e de laboratório.

O perfil que pode atingir mais de 6,0 metros da bentonita de Bañado de

Medina apresenta-se sem estruturas que indiquem um transporte importante. As

camadas basais são extremamente homogêneas, sem acamadamentos visíveis,

indicativos de uma sedimentação por precipitação. Apenas na parte superior da camada

de bentonita, aparecem intraclastos da própria argila indicando um transporte intrabacial

de pequena extensão.

Calarge (2001) analisando os elementos traços da bentonita de uma área

cerca de 2 km da área do presente trabalho sugeriu uma origem a partir de um vidro

riolítico que teria origem em vulcanismo Permiano, na região oeste da América do Sul.

Além disso, análises de laboratório por DRX mostram que a esmectita

que compõe o jazimento é muito pura, não apresentando diferenças cristaloquímicas ao

longo do perfil estudado. Estudos de detalhe dessa esmectita evidenciam sua

complexidade, pois Calarge (2001) encontrou evidências que essa esmectita apresenta

domínios que variam desde baixa até alta carga interfoliar, enquanto os estudos atuais

mostraram que a esmectita da jazida de Bañado de Medina no campo B, é

predominantemente de baixa carga.

Estudos mineralógicos apoiados nas analises químicas realizadas

permitem classificar a bentonita de Bañado de Medina como uma aluminio-

montmorilonita.

Foram feitos testes para aplicação tecnológica da bentonita, levando em

consideração as necessidades do mercado consumidor do Rio Grande do Sul e Santa

Catarina.

Os resultados mostraram índices adequados de estabilidade térmica,

inchamento e resistência a tração a úmido após um procedimento de ativação com 5%

de carbonato de sódio. As propriedades tecnológicas foram otimizadas

significativamente quando sua ativação foi realizada com 5% de carbonato de sódio em

relação às amostras ativadas com 3% de carbonato de sódio. Este incremento nos

valores das propriedades analisadas, especialmente do inchamento, deve-se,

provavelmente, a concentração maior de carbonato de sódio, estabelecendo uma maior

efetividade da substituição do Ca

pelo Na

provavelmente pela maior facilidade de

hidratação do sódio em relação ao cálcio (Darley e Gray, 1998). Também o aumento do

pH, com maior concentração de carbonato de sódio, promove uma ataque mais efetivo

na estrutura da esmectita, favorecendo sua dispersão.

O alto valor da estabilidade térmica vem corroborar com a análise

mineralógica que aponta ser esta bentonita de Bañado de Medina, ao longo do perfil

estudado, uma argila constituída por montmorilonita pura, sem evidências de

interestratificados, com elevada cristalinidade e alto grau de ordenamento.

Também foi observado um desempenho melhor das propriedades

tecnológicas da bentonita de Bañado de Medina ativada com 5% de carbonato de sódio

em relação à bentonita, sódica natural, da Mina 7 de Mayo de Neuquén, Argentina, de

idade Terciária (Impiccini 2002). Com relação à estabilidade térmica, a bentonita de

Bañado de Medina, de idade Permiana, apresentou valores bastante superiores.

Possivelmente o maior grau de diagênese tenha organizado mais a estrutura da bentonita

de Bañado de Medina, resultando em sua estabilidade térmica mais elevada.

Com relação ao inchamento, a bentonita sódica natural da Argentina

apresenta valores semelhantes à bentonita de Bañado de Medina ativada com 3% de

carbonato de sódio e valores inferiores se comparada com a bentonita de Bañado de

Medina que foi ativada com 5% de carbonato de sódio. Este resultado apóia a

possibilidade de que o inchamento é favorecido não somente pela troca mais efetiva do

cálcio pelo sódio (e no caso da sódica natural, pela presença do sódio na posição

interfoliar) mas também pelo ataque que o carbonato de sódio promove na superfície do

argilomineral durante a ativação.

Os dados preliminares levantados neste trabalho indicam que esta jazida

de bentonita possui um potencial econômico que deve ser mais bem avaliado. A reserva

de 580.000 toneladas medida pelos resultados das sondagens, e a proximidade com

centros importantes de consumo de bentonita, especialmente para moldes de fundição,

justificam o aprofundamento da investigação sobre suas características de composição e

as implicações nas propriedades tecnológicas.

Bibliografia:

BOSSI, J.; NAVARRO, R. 1987. Esquema preliminar sobre la evolución geológica del

Uruguay durante el período Cámbrico. Actas X Congreso Geológico Argentino. I :346-

350. Tucumán. Argentina.

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IMPICCINI, Agnes; VALLÉS, Jorge. 2002. Los depósitos de Bentonita de Barda Negra

y Cerro Bandera, departamento Zaballa, província del Neuquén, Argentina. Revista de

la Associación Geológica Argentina, 57(3). 305 – 314.

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