6. Alteração Hidrotermal
6.4 Hematização
Esta alteração é pervasiva à rocha (figura 6.5), e caracteriza-se pela precipitação de hematita e, posteriormente, limonita. A hematita ocorre em veios carbonáticos e entre planos de foliação. A limonita substitui hematita, sericita e clorita e ocorre ao redor de cristais de quartzo e carbonato.
Figura 6. 5: Alteração Hematítica; a) Veios de hematita cortando silicificação e alteração sericítica; b) “front” de alteração hematitíca; c e d) brecha com matriz hematítica alterada por limonita; e) clasto de carbonato em meio a brecha hidráulica sendo alterado por hematita limonitizada; f) rocha totalmente alterada por alteração
7. Mineralização
A mineralização de cobre ocorre em uma faixa restrita de até 30 m de espessura, porém a maior concentração de cobre ocorre em faixas estreitas com no máximo 10 m próximo ao topo do Filito Pedra Verde (Anexos 1, 2 e 3). Análises geoquímicas por ICP-MS realizadas em amostras de quatro testemunhos de sondagem pela Extrativa Fertilizantes S/A (2010) mostram concentrações de cobre entre 0,2% a 1% nos intervalos mineralizados, sendo a maior concentração registrada em faixas com no máximo 3 m no topo do filito. Prata apresenta concentrações de no máximo 20 ppm e média de 0,9 ppm, ora coincidente ora abaixo da zona cuprífera em faixas com no máximo 10 m. Chumbo e zinco apresentam concentração máxima 0,4% e média de 0,2% em amostras de dois testemunhos e aparecem abaixo das maiores concentrações de cobre.
O depósito é stratabound, e apresenta zonação da base para o topo, com início na zona da pirita e marcassita que são progressivamente substituídas por calcopirita. Nessa transição ocorrem pequenas pintas de prata nativa. A zona da calcopirita, por sua vez, é substituída por bornita e calcocita. Nessa faixa há ocorrência de cobre nativo e os teores de cobre ultrapassam 5% (Extrativa Fertilizantes S/A, 2010). No topo do intervalo mineralizado, os sulfetos de cobre são substituídos por hematita, na transição para a Brecha Hematítica.
O estágio inicial da mineralização é representado exclusivamente por pirita, que ocorre em zona cujo limite inferior não foi alcançado pelas sondagens (Anexos 1, 2 e 3). Inicialmente, os cristais de pirita ocorrem finamente disseminados (figura 7.1 a) entre os planos de foliação e preenchendo pequenas fraturas e falhas. Quando em veios ou bolsões carbonáticos, os cristais de pirita são mais grossos, euedrais, alcançando 1 cm de diâmetro, e apresentam contato reto com os carbonatos (figuras 7.1 b, c). A pirita próxima ao topo é parcialmente substituída por marcassita. Nessa zona essas fases encontram-se em equilíbrio e, posteriormente, são substituídas por calcopirita (figuras 7.1 b, c, d, e, f, g), marcando o início da mineralização cuprífera.
Figura 7. 1: Estágios iniciais da mineralização e substituição da pirita por calcopirita no Filito Pedra Verde; a) Pirita disseminada no filito e confinada entre planos da S1; b, c) Pirita euhedral parcialmente substituída por calcopirita; d) Pirita disseminada na rocha parcialmente substituída por calcopirita;
A prata nativa pode ser considerada como marcadora do limite inferior da mineralização de cobre. Esta é sub-milimétrica, porém devido ao seu brilho é perceptível a olho nu e aparece disseminada na rocha ou inclusa na calcopirita (figura 7.2).
Figura 7. 2: Imagem de elétrons retro-espalhados obtida com uso de microscópio eletrônico de varredura e espectro de prata nativa inclusa em calcopirita.
A mineralização de cobre se inicia com a associação mineral calcopirita ± marcassita ± pirita ± quartzo ± carbonatos (calcita e dolomita) ± prata. A transição de pirita para calcopirita é claramente evidenciada pelas texturas de substituição e pseudomorfismo (figuras 7.1 b, c). Neste estágio da mineralização há um aumento significativo no teor de cobre da rocha, superior a 1%. Em tais zonas, a presença de carbonatos torna-se mais marcante, compondo também a matriz de porções brechóides no filito. Quando associado à matriz carbonática, a calcopirita aparece como cristais maiores com textura de preenchimento de espaços abertos (figuras 7.1 f, g).
Os teores de cobre acima de 2% ocorrem em uma pequena faixa cuja extensão não ultrapassa 3 m cujo início é marcado pelo aparecimento da bornita, sendo coincidente com a faixa milonítica (figuras 7.4 a, b) próxima ao contato com a Brecha Hematítica. A associação mineral típica dessa zona é calcocita + bornita + carbonatos (calcita, dolomita, ankerita) + quartzo ± Fe- clorita ± calcopirita ± cobre nativo ± barita (figura 7.4).
A substituição da calcopirita por bornita é observada principalmente a partir da borda do mineral (figuras 7.4 c, e), e gradativamente resulta na zona mais rica em cobre caracterizada
apenas pela presença de bornita e calcocita. A bornita está em equilíbrio com a calcocita apresentando texturas de exsolução, com uma predominância de calcocita ao final da mineralização. Esses minerais ocorrem principalmente na região milonitizada da rocha, preenchendo sombras de pressão ao redor dos porfiroclastos de quartzo, estirados entre a foliação milonítica (figuras 7.4 a, b), em charneiras de microdobras (figura 7.4 c), e em veios oblíquos (figura 7.4 d). Em algumas porções da zona de maior teor há ocorrência de cobre nativo com textura dendrítica entre os planos de foliação (figura 7.3).
Figura 7. 4: Fotomicrografias em luz transmtida e refletida mostrando formas de ocorrência dos sulfetos de cobre, paragêneses e texturas do minério de cobre; a) Calcocita entre os planos de foliação e em veios que cortam a foliação obliquamente; b) Calcocita, bornita e calcopirita preenchendo sombras de pressão na borda dos grãos de quartzo; c) Armadilha química e estrutural representada por material carbonoso concentrado na zona de charneira de
A barita ocorre somente associada aos sulfetos de cobre, e possui três formas de ocorrência: finamente cristalizada ao redor dos cristais de calcopirita (figura 7.5); nos veios carbonáticos sulfetados ou como cristais euedrais inclusos em cristais de bornita e calcocita.
A paragênese que marca a alteração hidrotermal tardia em relação à mineralização de cobre é representada por hematita + carbonatos (pricipalmente ankerita) + sericita. A hematita ocorre em veios e brechas carbonáticas, entre os planos de foliação e substituindo os sulfetos por completo no topo do Filito Pedra Verde. A progressão desse processo de substituição resulta na Brecha Hematítica, composta por óxidos e hidróxidos de ferro (limonita principalmente) que conferem à rocha tons vermelho tijolo.
Figura 7. 5: Imagens de elétrons retro-espalhados obtidos a partir de MEV e espectros de EDS mostrando ocorrência da barita associada ao minério cuprífero de Pedra Verde; a) Barita euhedral inclusa em calcopirita; b) Barita em paragênese com calcopirita; c) Barita disseminada ao
7.1 Enriquecimento Supergênico
O enriquecimento supergênico é importante e foi responsável pelo minério lavrado até meados da década de 1990, atualmente é guia prospectivo do Filito Pedra Verde. Esta alteração foi responsável pelo nome Filito Pedra Verde, já que resulta na formação de malaquita e azurita. Ambos aparecem em paragênese nas porções mais rasas do filito e tingem grande parte dos afloramentos, não estando condicionados a nenhuma estrutura, mostrando caráter penetrativo à rocha (figura 7.6).
Figura 7. 6: Alteração Supergênica (Filito Pedra Verde); a) clorita-calcita filito carbonoso com biotita não alterado; b) Mancha composta por azurita e malaquita na parede da galeria exploratória; c e d) resultado do
8. Isótopos Estáveis
8.1 Isótopos de Oxigênio
Análises de isótopos de oxigênio (tabela 1.1) foram realizadas em amostras de calcita (n = 8) proveniente de veios mineralizados (V2; 2, 7, 15, 17), matriz de brechas (5) e veios não mineralizados (V1; 16, 18 e 19). Sete análises definem um conjunto com pequena variação dos valores de 18OVSMOW (12,96 a 16,28‰). Uma diferença sutil pode ser observada entre a
composição isotópica da calcita de V1 (12,96 a 14,46‰) e V2 (16,04 a 16,28‰), que reflete pequeno aumento dos valores de 18OVSMOW nos veios mais tardios. Apenas uma amostra de
calcita de V2 (15) difere muito das demais, devido ao valor mais elevado de 18OVSMOW
(23,22‰) comparada às outras.
A partir da composição isotópica de oxigênio da calcita foi calculado o valor de
18
OH2OVSMOW do fluido hidrotermal em equilíbrio com esse mineral, usando-se o fator de
fracionamento isotópico entre calcita-H2O de Zheng (1994) em um intervalo de temperatura
estimado entre 150 °C a 300 °C, que refletiria o equilíbrio entre as fases hidrotermais que incluem calcita, quartzo e clorita.
Os valores obtidos de 18OH2O têm variância de6,8 ± 3,77‰ entre 150 e 250 oC, sendo
mais elevados para a amostra 15 que difere das demais (14,7 ± 2,8‰) no mesmo intervalo de temperatura. As pequenas diferenças na composição isotópica de calcita de V1 e de V2 podem resultar de formação a partir de um mesmo fluido, porém associada a um pequeno decréscimo de temperatura. Embora haja incerteza em relação às temperaturas exatas de formação de cada geração de veio, estima-se que uma diferença de aproximadamente 50 oC, poderia explicar as diferenças nos valores de 18Occ de V1 e V2. Na tabela 1, para ilustrar essa possibilidade, estão
Tabela 1.1: Composição isotópica de oxigênio de calcita hidrotermal e composição isotópica de oxigênio para o fluido hidrotermal calculada em diferentes temperaturas, considerando-se o fator de fracionamento isotópico entre calcita-H2O de Zheng (1994). Os valores estão em ‰ e padronizados de acordo com SMOW.
Amos- tras Mineral 18 Calcita 18 H2O 150 °C 18 H 2O 175 °C 18 H 2O 200 °C 18 H 2O 225 °C 18 H 2O 250 °C 18 H 2O 275 °C 18 H 2O 300 °C
Veios não mineralizados V1
16 Calcita 12,96 1,63 3,45 4,95 6,21 7,27 8,17 8,94 19 Calcita 14,37 3,04 4,86 6,36 7,62 8,68 9,58 10,35 18 Calcita 14,46 3,13 4,95 6,45 7,71 8,77 9,67 10,44 Veios mineralizados V2 2 Calcita 16,21 4,88 6,70 8,20 9,46 10,52 11,42 12,19 7 Calcita 16,04 4,71 6,53 8,03 9,29 10,35 11,25 12,02 17 Calcita 16,28 4,95 6,77 8,27 9,53 10,59 11,49 12,26 15 Calcita 23,22 11,89 13,71 15,21 16,47 17,53 18,43 19,20 Brecha 5 Calcita da matriz 15,30 3,97 5,79 7,29 8,55 9,61 10,51 11,28 8.2 Isótopos de Carbono
Análises de isótopos de carbono foram obtidas para as mesmas 8 amostras de calcita (tabela 1.2). Um intervalo estreito de valores foi obtido para conjunto de amostras ( 13CPDB= -
2,60 a -3,50‰), sendo que apenas uma amostra de calcita dos veios mineralizados V2 (15,
13
CPDB=-9,25‰) se mostrou anômala, com valores mais negativos, assim como observado para
os isótopos de oxigênio.
Tabela 1.2: Composição isotópica de carbono em calcita hidrotermal.
Amostras Modo Ocorrência 13
C CalcitaPDB‰
V1
16 Calcita em veio não mineralizado -2,82
19 Calcita em veio não mineralizado -2,60
18 Calcita em veio não mineralizado -2,93
V2
2 Calcita em veio mineralizado -2,64
7 Calcita em veio mineralizado -2,79
17 Calcita em veio mineralizado -3,13
15 Calcita em veio mineralizado -9,25
Brecha
A figura 8.1mostra uma população bem definida com valores entre de 13CPDB entre -2,00
a -4,00‰ e de 18OH2O entre 12,50 a 16,50‰ e a clara disparidade da amostra 15.
Figura 8. 1: Composição isotópica de oxigênio e carbono para calcita hidrotermal da mina Pedra Verde.
8.3 Isótopos de Enxofre
Composições de isótopos de enxofre foram determinadas para calcocita ( 34SCDT =
25,37‰; n = 1), calcopirita ( 34
SCDT = 19,83 a 25,05‰; n = 4), pirita ( 34SCDT = 14,88‰ e
36,91‰; n = 2) e amostras de bornita (60%) – calcocita (40%) ( 34
SCDT = 26,79‰) e calcopirita
Tabela 1.3: Composição isotópica de enxofre em sulfetos.
Amostras Ocorrência Modo de Fases 34
SCDT‰ 1 Calcopirita euédrica em veio carbonático (V2; base da mineralização) Calcopirita (60%) – Pirita (40%) -6,17
4 Pirita euédrica em veio
carbonático (V2) Pirita 36,91 6 Calcopirita em veio carbonático (V2) Calcopirita 19,83 8 Calcopirita em veio carbonático (V2) Calcopirita 20,35 9 Calcocita disseminada
nos planos de fratura Calcocita 25,37
10 Calcopirita disseminada
no Filito Pedra Verde Calcopirita 25,05 12 Calcopirita em vênula carbonática (V2) Calcopirita 23,63 13 Pirita em fratura ortogonal a S1 Pirita 14,88 14 Bornita e Calcocita disseminada entre os planos de foliação milonitica Bornita (60%) – Calcocita (40%) 26,79
A figura 8.2 mostra que a maior parte das análises isotópicas refletem enriquecimento em
34
S, com predominância de valores de 34S entre 15 e 30‰, com dois outliers, um com menores valores de 34S (1; -6,17‰) e um com valores bem mais elevados (4; 36,91‰), sendo os dois relativos a sulfetos de veios mineralizados V2.