Estratégias para utilização de dados geofísicos na exploração de mineralizações do tipo Ni-Cu-PGE : a descoberta do depósito de limoeiro, PE

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Pós-Graduação em Geologia, 2017.A descoberta da intrusão ultramáfica de Limoeiro foi guiada por uma anomalia magnética, parcialmente associada a uma anomalia gamaespectrométrica circular com baixos valores de K-eTh-eU. Os primeiros dados de campo para validação das anomalias geofísicas mapearam rochas ultramáficas e exatamente no centro da depleção de K-eTheU, foi encontrada o primeiro indício de mineralização sulfetada, representada por um gossan rico em Ni-Cu-PGE. A porção aflorante e parcialmente erodida da intrusão ultramáfica apresenta 800m de diâmetro. Os produtos derivados do campo magnético anômalo mostram a continuidade da intrusão sob os paragnaisses dos Complexo Surubim. Mediante os indicativos desta continuidade e de indícios de mineralização em superfície, optou-se pela aplicação do método geofísico eletromagnético aéreo no domínio do tempo (VTEM). A modelagem e inversão de dados geofísicos multifonte somada a integração de dados geológicos de campo apontaram as primeiras interseções sulfetadas da mineralização de Ni-Cu-PGE. A mineralização associada aos corpos mineralizados intitulados de Piçarra, Retiro e Parnazo da intrusão ultramáfica de Limoeiro é constituída de vários níveis métricos e contínuos de sulfeto maciço (3% do volume do depósito), envelopados por sulfetação disseminada (97% do volume do depósito). Este resultado mostra que a exploração geofísica por métodos magnéticos, eletromagnéticos e elétricos é bastante eficaz para este tipo de mineralização. A assembleia de minerais de minério dos corpos de Limoeiro composta de pirrotita (Po), pentlandita (Pn), calcopirita (Cp) mostra que a mineralização possui uma assinatura magnética, condutiva, densa e polarizável. Os resultados do modelamento e inversão de dados geofísicos, incluindo algoritmo de filamentos Maxwell e inversão de resistividade em profundidade (RDI) para os dados eletromagnéticos, e inversão tipo MVI-Voxi dos dados magnetométricos aéreos e terrestres permitiram caracterizar a potencialidade dos corpos e a geometria do depósito. Após a descoberta dos corpos mineralizados e a validação com sondagem exploratória, o método elétrico da polarização induzida espectral (SIP) e a magnetometria terrestre foram aplicados e são considerados fundamentais na delineação dos corpos de minério e mapeamento dos condutos magmáticos. Os resultados petrofísicos serviram para validar os modelos e inversões de dados geofísicos, e também permitiram definir que alguns métodos não aplicados anteriormente podem ser empregados na busca de novos corpos de minério, como por exemplo a gravimetria gradiométrica. Os estudos detalhados de todos os dados disponíveis associado ao modelo geológico e tipo de mineralização, permitiu definir uma estratégia de exploração geofísica de sucesso para busca de novos depósitos magmáticos sulfetados como Limoeiro na Província Borborema.The discovery of the Limoeiro ultramafic intrusion was guided by a magnetic anomaly that partly overlap a circular gamaspectrometric anomaly with low values of K-eTh-eU. The first field data for validation of the geophysical anomalies mapped the intrusion. In the center of the K-Th-U depletion, there was evidence of sulfide mineralization, represented by a gossan rich in Ni-Cu-PGE. The exposed and partially eroded portion of the ultramafic intrusion has 800 m in diameter. The derivate products of residual magnetic field mapped the extension of this the intrusion under the paragneisses of the Surubim Complex. Because of this continuity and evidence of surface mineralization, the Versatile Time Domain Electromagnetic (VTEM) airborne geophysical method was used, along with modeling and inversion of multi-source geophysical data combined with the integration of field geological data, leading to the first sulfide intersections of the mineralization of Ni-Cu-PGE. The mineralization associated with the Piçarra, Retiro and Parnazo orebodies of the Limoeiro ultramafic intrusion has multiple metric and continuous levels of massive sulfide (3% of the deposit volume), enveloped by disseminated sulfidation (97% of the deposit volume), thus rendering geophysical exploration by magnetic, electromagnetic and electrical methods quite effective. The assemblage of ore minerals of the Limoeiro orebodies, pyrrhotite (Po), pentlandite (Pn), and chalcopyrite (Cpy) makes the mineralization magnetic, conductive, dense and polarizable. Some steps of modeling and inverting geophysical data were applied, including Maxwell filament algorithm and resistivity-depth image (RDI) inversion for electromagnetic data and Magnetic Vector Inversion (MVI)-Voxi inversion of airborne and ground magnetometric data. After discovery of the mineralized orebodies, the electric method of spectral induced polarization (SIP) and ground magnetometry were important for delineating orebodies and mapping magmatic conduits. The petrophysical results validated the geophysical data models and inversions, making it possible to determine that some methodologies not previously applied can be used to search for new orebodies (e.g gradiometric gravimetric method). The detailed study of all available data associated with the geological model and type of mineralization allowed us to define a successful strategy of geophysical exploration in search of new magmatic sulfide deposits such as Limoeiro in Borborema Province

Gamma-spectrometric Surveys in Differentiated Granites. II: the Joaquim Murtinho Granite in the Cunhaporanga Granitic Complex, Paraná, SE Brazil

Mapeamento detalhado na região de Joaquim Murtinho, no Complexo Granítico Cunhaporanga (CGC), Neoproterozoico, no estado do Paraná, SE do Brasil, permitiu redefinir o Granito Joaquim Murtinho (GJM), uma intrusão tardia no CGC, composta inteiramente por alasquitos, álcali-feldspato leucogranitos, com área de exposição em torno de 10 km². A unidade está em contato tectônico para W com o Grupo Castro, Neoproterozoico a Eocambriano, com rochas sedimentares e vulcânicas, e é intrusivo em unidades menos evoluídas do CGC, mais para E. Petrograficamente, o GJM é composto por mesopertita e quartzo, com micas alteradas subordinadas e minerais acessórios, principalmente zircão; os granitos constituintes, equi a inequigranulares, estão em geral deformados (com texturas cataclásticas), frequentemente brechados, e podem mostrar estruturas miarolíticas. Atividades hidrotermal e deutérica são geradoras de minerais tardios como albita, sericita, carbonatos e hematita. Um estudo gamaespectrométrico terrestre (canais de contagem total, K, eU, eTh; 231 estações) coletou dados para a construção de vários mapas (CT-Ueq, K%, eU-ppm, eTh-ppm, e derivados), o GJM mostrando anomalias nos respectivos canais de CT e dos elementos K, eTh e eU (menos evidentes em vários mapas derivados), em comparação com outras unidades vizinhas do CGC, por estar enriquecido nestes três elementos. O comportamento geoquímico do K, do U e do Th é usado como base para avaliação dos mapas. Forte intemperismo (clima subtropical, temperaturas médias moderadas a elevadas, fortes precipitações) afeta em especial os feldspatos e biotita, lixiviando deles o K, e pode desestabilizar também fases acessórias portadoras de U e Th. O Th, pouco solúvel como cátion, deve acumular-se no solo residual retido em minerais restíticos, enquanto parte do U pode migrar (em ambiente oxidante como íon uranila). O feldspato potássico, em particular, converte-se nesta situação completamente em argilominerais sem K (caulinita). Métodos gamaespectrométricos são claramente eficientes para identificar fácies em rochas granitoides, em especial quando aplicados ao estudo daqueles enriquecidos em K, Th e U.Detailed mapping at the NW corner of the large Neoproterozoic Cunhaporanga Granitic Complex (CGC), Paraná state, SE Brazil, redefined the Joaquim Murtinho Granite (JMG), a late intrusion in CGC with an exposed area of about 10 km², made up mainly by evolved"alaskites" (alkali-feldspar leucogranites). This unit is in tectonic contact with the Neoproterozoic-Eocambrian volcano-sedimentary Castro Group, to the W, and is intrusive into other less evolved granitic units of the CGC to the E. Petrographically, JMG shows mainly mesoperthite and quartz, with subordinate amounts of altered micas and some accessory phases, mainly zircon. The equi to inequigranular granites are usually deformed with cataclastic textures, are often brecciated, and may have miarolitic structures. Formation of late albite, sericite, carbonate and hematite was caused by deuteric and hydrothermal alteration. A gamma-ray spectrometric survey at 231 stations which measured total counts (TC), Ueq K%, eU ppm and eTh ppm was used to construct several direct and derived maps. Compared to neighboring units the JMG has significant anomalies, especially in the TC, %K, eTh and eU maps, although the differences are less obvious in some derived maps. These evolved granites are enriched in these three elements. Geochemical behavior of K, Th and U is used to analyse the results observed in maps. Enhanced weathering under a subtropical climate with moderate to high average temperatures and heavy rainfall affects mainly feldspars and biotite, and may also destabilize most U and Th-bearing accessory phases. Th is most likely retained in restite minerals in soils, being relatively immobile, while part of U may migrate as uranyl ion in oxidizing media. K is especially affected by feldspar alteration to K-free clays (mainly kaolinite), and may be completely leached. Gamma-ray spectrometric methods are valid tools to study facies in granitic rocks, especially in those that are enriched in K, Th and U

Levantamentos Gamaespectrométricos em Granitos Diferenciados. I: Revisão da Metodologia e do Comportamento Geoquímico dos Elementos K, Th e U

Este trabalho é parte do projeto de estudo detalhado do Complexo Granítico Cunhaporanga (CGC), neoproterozoico, aflorante na região do Arco de Ponta Grossa (estado do Paraná, SE do Brazil). Inicialmente, foram utilizados os arquivos dos dados gamaespectrométricos do Projeto Aerogeofísico Serra do Mar Sul, da década de 70, em levantamento realizado para a CPRM. A seguir, foi realizado levantamento gamaespetrométrico terrestre, concentrado nas áreas do Granito Joaquim Murtinho (GJM), à NW, e do Granito Serra do Carambeí, à SW. Os estudos geofísicos sobre o GJM são apresentados como duas contribuições: nesta primeira, são discutidas a metodologia e a representação dos dados gamaespectrométricos em mapas color-scale, indicando que as respostas em granitos dependem fortemente de um fator climático, devido à mobilidade do K durante intemperismo em ambientes de clima subtropical com fortes chuvas, fator que também controla a migração mais acentuada do U. São citados os minerais portadores de U e Th, documentados em granitoides, e inventariados os processos que controlam a mobilidade de K, U e Th em solos. Nestes climas, sinais fortes do K sobre granitoides indicam preservação de rocha fresca e/ou alteração hidrotermal, enquanto que sinais diminuídos ou nulos evidenciam sua lixiviação por intemperismo. U e Th devem ficar retidos no solo residual, em minerais resistentes, com possibilidade de enriquecimento seletivo, com possível transporte coluvial para níveis topográficos inferiores. A solubilidade maior de U (como íon uranila) facilita a sua liberação, com migração, limitada pela retenção total ou parcial em fases minerais e orgânicas pedogênicas. O Th deve ficar retido na sua quase totalidade nas fases de resistatos e, quando liberado, incorporado nas substâncias pedogênicas orgânicas e inorgânicasThis contribution is part of a research project on the Neoproterozoic Cunhaporanga Granitic Complex (CGC), cropping out in the Ponta Grossa Arch (Paraná state, SE Brazil). An initial study used the gamma-spectrometric data of the Serra do Mar Sul Aerogeophysical Project, performed during the 70s for CPRM. Later, terrestrial gamma-spectrometric surveys focused on the study of the differentiated Joaquim Murtinho Granite (JMG) in the NW corner of CGC, and the Serra do Carambeí Granite, to the SW. In this paper, the results obtained for JMG are presented in two parts. The first deals with methodology and the presentation of several gamma-spectrometric color-scale maps, indicating that results obtained in granites depend strongly on a climatic factor, given the mobility of K during weathering in subtropical climates with strong rainfalls, also favoring a greater mobility of U. Minerals that are U and Th hosts, documented in granites, are reviewed, together with the weathering processes that control the mobility of K, U and Th in soils. Strong K signals in granitic areas submitted to these climates document the presence of fresh rock and/or effects of hydrothermal alteration, while weak or nil signals are evidence of strong leaching of K during weathering. U and Th will be retained in the residual soils, in part leading to their selective enrichment, also coupled with soil migration to lower topographic levels by colluvial transport. The larger solubility of U (as uranyl ion) allows its liberation under oxidizing conditions, and its migration, limited by the possibility of absorption in newly formed mineral and organic soil phases. Th should be retained almost totally in resistant phases and, when liberated in solution, will mostly be fixed in organic and inorganic soil substance

Gamma-spectrometric Surveys in Differentiated Granites. I: a Review of the Method, and of the Geochemical Behavior of K, Th and U

This contribution is part of a research project on the Neoproterozoic Cunhaporanga Granitic Complex (CGC), cropping out in thePonta Grossa Arch (Paraná state, SE Brazil). An initial study used the gamma-spectrometric data of the Serra do Mar Sul AerogeophysicalProject, performed during the 70’s for CPRM. Later, terrestrial gamma-spectrometric surveys focused on the study of the differentiatedJoaquim Murtinho Granite (JMG) in the NW corner of CGC, and the Serra do Carambeí Granite, to the SW. In this paper,the results obtained for JMG are presented in two parts. The fi rst deals with methodology and the presentation of several gamma-spectrometric“color-scale” maps, indicating that results obtained in granites depend strongly on a climatic factor, given the mobility of Kduring weathering in subtropical climates with strong rainfalls, also favoring a greater mobility of U. Minerals that are U and Th hosts,documented in granites, are reviewed, together with the weathering processes that control the mobility of K, U and Th in soils. StrongK signals in granitic areas submitted to these climates document the presence of fresh rock and/or effects of hydrothermal alteration,while weak or nil signals are evidence of strong leaching of K during weathering. U and Th will be retained in the residual soils, in partleading to their selective enrichment, also coupled with soil migration to lower topographic levels by colluvial transport. The larger solubilityof U (as uranyl ion) allows its liberation under oxidizing conditions, and its migration, limited by the possibility of absorptionin newly formed mineral and organic soil phases. Th should be retained almost totally in resistant phases and, when liberated in solution,will mostly be fi xed in organic and inorganic soil substances