Hyperspectral mapping of alteration minerals in the Pedra Branca gold deposit, Troia Massif, Ceará

Orientador: Carlos Roberto de Souza Filho, Mônica Mazzini PerrottaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de GeociênciasResumo: O depósito de ouro de Pedra Branca corresponde a uma descoberta recente realizada por projetos exploratórios privados na região do Maciço de Troia, setor setentrional da Província Borborema, região nordeste do Brasil. Compreende um depósito de ouro do tipo orogênico em fácies anfibolito, hospedado no greenstone belt paleoproterozoico da Serra das Pipocas. Imagens hiperespectrais aéreas (sistema sensor ProSpecTIR¿-VS) da região do depósito de ouro Pedra Branca, assim como dados espectroscópicos pontuais e de imageamento (instrumentos ASD-Fieldspec® e SisuCHEMA¿) tomados de amostras de rocha representativas da área, foram utilizados nesta pesquisa com intuito de investigar padrões espectro-mineralógicos em associações minerais de alteração, em escalas de alvo exploratório e de depósito. Os dados de espectroscopia foram integrados com informações geológicas do depósito e também com resultados de difração de raios-X e de análises petrográficas, com objetivo de identificar tendências minerais e físico-químicas nos padrões de alteração, que possam ser úteis como guias prospectivos para a região. Os resultados indicam a ocorrência de uma assembleia de alteração hidrotermal principal, cálcio-silicatada, em rochas hospedeiras ferromagnesianas, consistente com assembleia de alteração típica de zona proximal em depósitos de ouro orogênico em fácies anfibolito. Tendências composicionais nas micas brancas sugerem a ocorrência de uma fase de alteração hidrotermal posterior, a qual afetou as assembleias minerais preexistentes e cristalizou micas brancas ricas em Al em zonas estéreis e micas brancas pobres em Al em zona mineralizada. Análises espectroscópicas de amostras de afloramentos da área indicam que caulinitas bem cristalizadas e com substituição de Fe ocorrem como produto de alteração intempérica em amostras que contêm micas brancas pobres em Al e, portanto, poderiam configurar um guia prospectivo indireto para a mineralização, em escala de depósito. Os mapas minerais produzidos a partir do processamento das imagens hiperespectrais aéreas, combinados a resultados de geoquímica prospectiva em solo, suportam a interpretação de que a caulinita bem cristalizada pode ser utilizada como um guia para zonas mineralizadas, em rochas ferromagnesianas intemperizadas. Áreas-alvo para a prospecção aurífera na região podem ser apontadas a partir dos dados hiperespectrais aéreos pela identificação de misturas espectrais de nontronita e caulinita bem cristalizada. As informações levantadas nesta pesquisa sobre o comportamento espectro-mineralógico das associações minerais relacionadas ao depósito de ouro de Pedra Branca, a partir de análises espectroscópicas conduzidas em variadas escalas de observação e abordagem, demonstram que a Espectroscopia de Reflectância e o Sensoriamento Remoto Hiperespectral são técnicas apropriadas à prospecção mineral em regiões de cobertura vegetal e perfil intempérico típicos de condições climáticas semiáridas. Os resultados obtidos aqui fundamentam dados de referência para exploração aurífera no greenstone belt da Serra das Pipocas e, possivelmente, para outros depósitos de ouro orogênico em fácies anfibolitoAbstract: The Pedra Branca gold deposit is a recent discovery conducted by private exploration projects in the Troia Massif of northern Borborema Province, Northeast Brazil. It comprises an amphibolite-facies orogenic gold deposit, hosted by the Paleoproterozoic Serra das Pipocas greenstone belt. Airborne hyperspectral images (ProSpecTIR¿-VS system) covering the Pedra Branca gold deposit, as well as point and imaging spectroscopic data (ASD-Fieldspec® and SisuCHEMA¿ instruments) from representative rock samples in the area were used in this study to investigate spectro-mineralogical patterns in alteration mineral associations, either in exploration target and deposit scales. The spectroscopic data were integrated with geological information and also X-ray powder diffraction and petrography results, in order to reveal mineralogical and physicochemical alteration footprints that could guide the gold exploration in the region. The results indicate the occurrence of a main hydrothermal calc-silicate alteration in ferromagnesian host rocks, consistent with the proximal alteration assemblage typically found in amphibolite-facies orogenic gold deposits. White mica compositional trends suggest a later hydrothermal alteration event, which affected the pre-existing mineral assemblages and crystallized Al-rich white mica in distal areas and Al-poor white mica in the ore zone. Spectroscopic analyses of outcrop samples indicate that well-ordered kaolinite with Fe substitution occurs as a weathering product of Al-poor white mica-bearing samples, and therefore could be used as a proxy to mineralization in deposit scale. Mineral maps produced by processing of airborne hyperspectral images, combined to soil geochemical anomalies, further supports the notion that well-ordered kaolinite can be used as a proxy to mineralization in weathered ferromagnesian host rocks. Target areas for gold exploration can be pointed out by airborne hyperspectral data based on the identification of spectral mixtures of nontronite and well-ordered kaolinite. The information provided by this study on the spectro-mineralogical patterns of mineral associations related to the Pedra Branca gold deposit, by means of multi-scale spectroscopic analyses, demonstrate that reflectance spectroscopy and hyperespectral remote sensing are appropriate techniques for mineral exploration under semi-arid type weathering profile and vegetation cover. The results obtained here comprise baselines for gold exploration in the Serra das Pipocas greenstone belt, and possibly to other amphibolite-facies orogenic gold depositsMestradoGeologia e Recursos NaturaisMestre em Geociência

Hyperspectral drill-core scanning in geometallurgy

Driven by the need to use mineral resources more sustainably, and the increasing complexity of ore deposits still available for commercial exploitation, the acquisition of quantitative data on mineralogy and microfabric has become an important need in the execution of exploration and geometallurgical test programmes. Hyperspectral drill-core scanning has the potential to be an excellent tool for providing such data in a fast, non- destructive and reproducible manner. However, there is a distinct lack of integrated methodologies to make use of these data through-out the exploration and mining chain. This thesis presents a first framework for the use of hyperspectral drill-core scanning as a pillar in exploration and geometallurgical programmes. This is achieved through the development of methods for (1) the automated mapping of alteration minerals and assemblages, (2) the extraction of quantitative mineralogical data with high resolution over the drill-cores, (3) the evaluation of the suitability of hyperspectral sensors for the pre-concentration of ores and (4) the use of hyperspectral drill- core imaging as a basis for geometallurgical domain definition and the population of these domains with mineralogical and microfabric information.:Introduction Materials and methods Assessment of alteration mineralogy and vein types using hyperspectral data Hyperspectral imaging for quasi-quantitative mineralogical studies Hyperspectral sensors for ore beneficiation 3D integration of hyperspectral data for deposit modelling Concluding remarks Reference

Studio integrato di aree minerarie della Sardegna tramite telerilevamento e analisi mineralogiche

Scopo del presente lavoro di tesi è di contribuire allo sviluppo di metodologie per l’indagine dei fenomeni di inquinamento nelle aree minerarie della Sardegna con un approccio che integra le conoscenze mineralogiche con dati telerilevati. Tale finalità è stata perseguita attraverso lo studio di alcune aree minerarie del distretto minerario piombo-zincifero di Montevecchio - Ingurtosu - Gennamari, in cui problemi ambientali sono noti e studiati da tempo (Fanfani,1996; Da Pelo, 1998; Caboi e al., 1999, Biddau e al., 2001). In particolare, si è preso in considerazione: l’area del bacino di sterili di Piccalinna, in cui si ritrovano abbancati gli sterili di trattamento e coltivazione stimati approssimativamente in 5 milioni di metri cubi (Da Pelo,1998), e il bacino idrografico del Rio Naracauli, all’interno del quale si rinvengono notevoli quantità di materiali di scarto accumulati nei piazzali e nei bacini di decantazione. Dopo un attenta ricerca bibliografica e un esame dei vari tipi di immagini satellitari disponibili sul mercato si è deciso di utilizzare le immagini del sensore Aster (Advanced Spacerborne Thermal Emission and Reflection Radiometer), che ben si prestano agli studi di carattere ambientale e per il monitoraggio dell’ambiente, in particolare negli intervalli VNIR(visibile-infrarosso vicino, 0,52 – 0,86 μm) e SWIR (infrarosso a corta lunghezza d’onda,1,60 – 2,43 μm). Più esattamente, nell’intervallo VNIR è possibile l’identificazione di minerali in cui sono presenti metalli di transizione come il ferro, mentre nell’intervallo SWIR ricadono le bande di riflettanza caratteristiche di minerali come carbonati, solfati, ossidi e idrossidi. Per tarare e validare opportunamente gli spettri da satellite, sono stati acquisiti con lo spettroradiometro da campo modello Macam SR-9050, in dotazione nel Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Cagliari presso il laboratorio Telegis, in grado di acquisire sia valori di riflettanza e/o d’irradianza in un intervallo di 400-2500 nm. In ogni punto in cui sono state fatte le acquisizioni con lo spettroradiometro, sono stati prelevati dei campioni di suolo al fine di determinare i minerali presenti mediante analisi per diffrazione dei raggi X. Il confronto tra tutti questi dati ha permesso di trarre delle conclusioni sulle possibili applicazioni dell’interpretazione delle immagini da satellite per il telerilevamento ambientale in aree minerari

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