The Grota Funda iron oxide copper-gold (IOCG) deposit, Carajás Domain (PA) : hydrothermal alteration, fluid evolution and mineralization age

Orientadores: Roberto Perez Xavier, Carolina Penteado Natividade MoretoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de GeociênciasResumo: O depósito de óxido de ferro cobre-ouro (IOCG) Grota Funda está localizado na porção noroeste do Domínio Carajás, um segmento Arqueano (3,0 - 2,55 Ga) da Província Carajás, no sudeste do Cráton Amazônico. Situado em uma zona de cisalhamento regional de direção WNW-ESE (Sistema Transcorrente Pojuca), onde também se encontram os depósitos de Cu-Au Gameleira e Cu-Zn Pojuca, o depósito insere-se em sequências vulcano-sedimentares do Grupo Igarapé-Pojuca, compreendendo basalto, diabásio, gabro e dacito subordinado, além de formações ferríferas bandadas. Nesta sequência, as rochas metavulcânicas máficas correspondem às principais hospedeiras das mineralizações cupro-auríferas. A evolução paragenética do sistema hidrotermal do depósito Grota Funda engloba uma alteração hidrotermal cálcica-sódica de alta temperatura (albita-hastingsita-escapolita), seguida por intenso metassomatismo rico em Fe (magnetita-grunerita-almandina), alteração potássica com biotita, precipitação de clorita-quartzo-turmalina e veios de carbonato-quartzo tardios. Episódios de mineralizações de cobre (-ouro) associam-se espacialmente às zonas enriquecidas em ferro, de alteração potássica e cloritizas. A idade de 2530 ± 60 Ma, obtida através da datação Re-Os em molidenita associado a veios de grunerita-magnetita, é interpretada como a idade de formação do primeiro estágio de mineralização no depósito. A principal zona de minério está espacialmente associada às zonas de alteração potássica com brechas constituídas por calcopirita-magnetita-esfalerita-pirrotita-pentlandita. A paragênese do minério sugere condições de baixa ¿S2 e ¿O2 para os fluidos mineralizantes. O desenvolvimento da assembléia de alteração cálcica-sódica é atribuído à circulação regional de fluidos hipersalinos e metalíferos de alta temperatura (> 500°C). A mistura desses fluidos hipersalinos com fluidos mais frios e de salinidade moderada à elevada (24 a 29 wt% NaCl + CaCl2 equiv.), resultando em uma diminuição da temperatura e da atividade de Cl- do sistema, é interpretado como o principal processo desencadeador da precipitação de metais na zona de minério principal. As associações de alteração pós-mineralização (clorita-quartzo-turmalina e carbonato-quartzo) refletem decréscimos graduais de temperatura, salinidade e pH dos fluidos. Além disso, as composições isotópicas de boro (ð11B = +8,2¿ a + 13,6¿) em turmalina associada às zonas de alteração clorítica são atribuídas a fontes mistas, incluindo boro proveniente de salmouras marinhas (e.g. água do mar evoluída ou fluidos do tipo bittern) e boro lixiviado das rochas hospedeiras (e.g. metavulcânicas máficas)Abstract: The Grota Funda iron oxide copper-gold deposit (IOCG) is located at the northwestern portion of the Carajás Domain, an Archean (3.0 - 2.55 Ga) segment of the Carajás Province, in the southeastern sector of the Amazonian Cráton. Within the same regional WNW-ESE-striking shear zone (Pojuca Fault System) in which lie the Gameleira (Cu-Au) and Pojuca (Cu-Zn) deposits, volcano-sedimentary sequences of the Igarapé-Pojuca Group, comprising basalt, diabase, gabbro and dacitic rocks and banded iron formations, are the main lithotypes recognized in the deposit area. In this sequence, mafic metavolcanic rocks represent the main hosts to the copper(-gold) mineralizations. The paragenetic evolution of the Grota Funda hydrothermal system encompasses an early high-temperature calcic-sodic hydrothermal alteration (albite-hastingsite-scapolite), ensued by intense Fe-metasomatism (magnetite-grunerite-almandine), potassic alteration with biotite, chlorite-quartz-tourmaline precipitation, and late carbonate-quartz veining. Copper (-gold) mineralizations are spatially and temporally associated with iron-enriched, potassically-altered and chlorite-altered zones. Molybdenite from grunerite-magnetite veins yielded a Re-Os model age of 2,530 ± 60 Ma, which is interpreted as a mineralization age coeval with the Fe-metasomatism. The main sulfide ore is spatially associated with potassically-altered zones, and predominantly forms breccia bodies characterized by a chalcopyrite-magnetite-sphalerite-pyrrhotite-pentlandite assemblage. The ore paragenesis suggests a mineralizing fluid at low ¿S2 e ¿O2 conditions. Development of early and high temperature (> 500°C) alteration assemblages (albite, scapolite-hastingsite) is attributed to regional circulation of deep-seated hypersaline and metalliferous fluids. Mixing with moderate to high salinity (24 to 29 wt% NaCl + CaCl2 equiv.) and cooler fluids, may have triggered ore precipitation in the main ore zone, due to a decrease in temperature and Cl¿ activity. Post-ore alteration assemblages (chlorite-quartz-tourmaline, carbonate-quartz) resulted from considerable temperature, salinity and pH decrease. In addition, boron isotopic compositions (ð11B = +8,2¿¿a + 13,6¿) of tourmaline from the chlorite alteration zone are attributed to mixed sources, including isotopically heavier boron sourced fluids, possibly represented by highly saline brines (e.g., evolved seawater, formation water or bittern fluids) and light boron leached from the host rocks (e.g mafic metavolcanic rocks)MestradoGeologia e Recursos NaturaisMestre em GeociênciasCAPE

Chemical and isotopic evolution of the fluids from the Alvo 118 Fe-Cu-Au do deposit, Carajas mineral province (PA)

Orientadores: Roberto Perez Xavier, Lena Virginia Soares MonteiroDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de GeocienciasResumo: O depósito de óxido de ferro-cobre-ouro (IOCG) Alvo 118 (170 Mt @ 1,0 wt% Cu, 0,3 g/t Au), junto aos depósitos de classe mundial de Sossego e Cristalino, situam-se no setor sul da Província Mineral de Carajás (PMC) alinhados e uma zona de cisalhamento subvertical regional, de direção WNW-ESE, e 60 km de extensão, próximo ao contato do Supergrupo Itacaiunas, uma sequência metavulcano-sedimentar (~2,76 Ga), com o embasamento arqueano (Complexo Xingu; ~3,0 Ga). A mineralização de Cu-Au no deposito Alvo118 e hospedada por rochas vulcanicas máficas e intermediarias, corpos de granitos e gabbros, que foram sujeitos a seguinte sequência de alteração hidrotermal em direção ao minério de Cu: (1) alteração sódica representada por albita e escapolita, o que indica circulação de fluidos quentes (>500°C) e salinos; (2) alteração potássica dominada pela presença de biotita e k-feldspato, respectivamente, nas rochas máficas e intermediarias, acompanhada de formação de magnetita e silicificação; (3) alteração a clorita, espacialmente associada brechas quartzo-carbonaticas mineralizadas a calcopirita e stockworks de veios que normalmente apresentam estruturas de preenchimento de espaço; (4) alteração a quartzo-sericita tardia a mineralizacao. A assembléia mineral da mineralizacao e dominada por calcopirita (80%), acompanhado de bornita (10%), magnetita (10%), hematita (10%), e traços de teluretos de Au-Ag, galena e cassiterita. Diferente de outros depósitos do tipo IOCG da PMC, onde ETRL estão presentes em apatita, allanita e monazita, no Alvo 118 o enriquecimento e em ETRP. Neste deposito os ETRP estão concentrados principalmente em apatite e em um mineral pobre em alumínio, um silicato de Be-B-ETRP do grupo da gadolinite, que nunca foi descrita em qualquer deposito do tipo IOCG do mundo. Estudos de inclusões fluidas em quartzo e calcite apontam pra um regime de fluidos, em que soluções hipersalinas e quentes, representada por inclusões trifásicas, fossem progressivamente esfriadas e diluídas por fluidos de baixa salinidade, representada por inclusões bifásicas, que dominam na mineralizacao do Alvo 118. Valores de d18OH2O em equilíbrio com calcita (-1.9¿ a 10.7¿ a 300°C) sugerem forte interação entre os fluidos mineralizantes e as rochas hospedeiras, como também prolongada mistura com fluidos meteóricos. A composição de d34S em calcopirita (5.1¿ a 6.3¿) difere daquela de fonte mantélica/magmática, reforçando a possibilidade de fontes de enxofre mais pesado (sulfatos de evaporitos?) para os sulfetos da brecha e dos veios mineralizados. A alteração sódica de alta temperatura, a sobreposição de alteração potássica e a alteração a clorita proximal, a brecha de quartzo-carbonatica mineralizada e os valores de d18O indicam que o Alvo 118 e um sistema IOCG que evoluiu em níveis estruturais superiores, nível crustal raso, envolvendo o influxo de águas meteóricas.Abstract: The Alvo 118 iron oxide-copper-gold (IOCG) deposit (170 Mt @ 1,0 wt% Cu, 0,3 g/t Au), together with the world-class Sossego and Cristalino deposits, lie in the southern sector of the Carajas Mineral Province (CMP) along a steeply-dipping, WNW-ESE-striking, 60 km-long shear zone, close to the contact of the Itacaiunas Supergroup metavolcano-sedimentary sequence (~2,76 Ga) and the basement (Xingu Complex; ~3,0 Ga). The Cu-Au mineralization at the Alvo 118 is hosted by mafic and felsic metavolcanic rocks and crosscutting granitoid and gabbro bodies that have been subjected to the following hydrothermal alteration sequence towards the ore zones: (1) sodic alteration represented by albite and scapolite, indicating the circulation of hot (>500°C) and highly saline fluids; (2) potassium alteration dominated by biotite or Kfeldspar, respectively, in mafic and felsic volcanic and intrusive rocks, accompanied by the formation of magnetite and silicification; (3) chlorite alteration spatially associated with carbonate-quartz ore breccia and vein stockworks that commonly display open-space filling textures; (4) local post-ore quartz-sericite alteration. The ore assemblage is dominated by chalcopyrite (80%), accompanied by bornite (10%), magnetite (10%), hematite (10%), and traces of Au-Ag tellurides, galena and cassiterite. Dissimilar from other IOCG deposits of the CMP where LREEs are commonly enriched in apatite, allanite and monazite, the Alvo 118 ore displays enrichments of HREEs. In this deposit the HREEs are mainly concentrated in apatite and in an Al-poor, Be-B-HREE silicate of the gadolinite group which has never been reported in IOCG systems worldwide. Fluid inclusion studies in quartz and calcite point to a fluid regime in which hot brine solutions, represented by < 10 vol.% of salt-bearing aqueous inclusions, were progressively cooled and diluted by lower temperature, low-salinity (< 10 wt% NaCl eq.) aqueous fluids defined by two-phase aqueous inclusions, by far the dominant type. d18OH2O values in equilibrium with calcite (- 1.9¿ to 10.7¿ at 300°C) suggest strong interaction between ore fluids and the host rocks, as well as prolonged mixing with meteoric fluids. The d34S composition of chalcopyrite (5.1¿ to 6.3¿) differs from a mantle/magmatic source adding the possibility of heavier sulfur sources (e.g., evaporite sulfate?) for the ore breccia and vein sulfides. The restricted high temperature sodic alteration, the pervasive overprinting of the potassic alteration minerals (biotite and K-feldspar) by chlorite proximal to the ore zones, quartz-calcite-chlorite ore breccias/veins with open-space filling textures in brittle structures, and the d18O data collectively indicate that the Alvo 118 IOCG system developed at structurally high levels and experienced the influx of evolved meteoric water.MestradoMestre em Geociência