Greisens e Epi-sienitos potássicos associados ao granito água boa, Pitanga (AM): um estudo dos processos hidrotermais geradores de mineralizações estaníferas

Abstract

Three stanniferous greisen types were characterized in the western border of Água Boa pluton, Pitinga mine (AM), associated with the rapakivi granite facies: greisen 1 (Gsl), composed mainly by quartz, topaz, brown siderophyllite and sphalerite; greisen 2 (Gs2), composed essentially by quartz, phengite and chlorite; greisen 3 (Gs3), composed of quartz, fluorite and phengite, with minor green siderophyllite. Besides these rocks, a potassic episyenite (EpSK) was identified associated with the Gs2. In spite of the compositional and petrographic differences, all of these hydrothermal rocks derived from a same protholith, a hornblende biotite aikali feldspar granite to syenogranite. The Gsl shows an inner mineralogical zoning defined by topaz or siderophyllite predominance. Along drill cores, the siderophyllite-rich zone occurs near the contact with the greisenized grafite and the topaz-rich zone is situated far from the grafite contact. The brown siderophyllite displays moderated Al contents, and its compositional changes can be explained by Fe+2 substitution for A1+3 and Li in octahedral sites, with a coupled Al+3 substitution for Si+4 in tetrahedral sites. The mineralogical zones in the Gs2 are physicaliy separated in leveis with phengite or chlorite predominance. The mica of Gs2 is a phengite, whose chemical variation is due to substitution of viAl for Fe+2, coupled with Si+4 enrichment. The calculated Li contents in phengites are lesser than those estimated in siderophyllite. The green siderophyllite from Gs3 is VIAl richer and F poorer than Gs1 brown siderophyllite, and the phengite displays two compositional types: an early Fe+2-poor aluminous phengite and a later Fe+2- F-rich one whose chemical variation is similar to that of Gs2 phengite. The chlorite from the three greisen is a Fe-rich daphnite, and its compositional range is due to VIAl substitution for R+2 cations, coupled with Si+2 enrichment. The aluminous chlorite displays higher temperature formation than ferrous one, according to the geothermeter proposed in the literature. The Pitinga greisens were formed by different processes of interaction among three main fluids: (1) low salinity, F-rich, aquo-carbonic fluid, with initial temperatures between 400° -350°C, present during Gsl and Gs3 formation; (2) low salinity aqueous fluid, with a temperature around 300°C, which during a progressive salinity increasing process, originates a moderate to high salinity residual fluid, with temperatures between 200° - 100°C, present during the Gs2 formation and silicification stage of EpSK; (3) low salinity aqueous fluid, with temperatures between 200° - 150°C, which interplayed with the others two fluids in differents grades, contributing to the formation of ali the hydrothermal rocks. The first two fluids has seemingly an orthomagmatic origin while the latter has a surface characteristic (meteoric water?). Moreover, the data suggests that the fluid responsible by the initial stage of the episyenitization process was not registered in the studied samples. These fluids were trapped in pressure conditions around 1 Kbar, representing high crustal levels conditions, similar to that of the stanniferous granites from Pitinga. Both episyenitization and greisenization processes occurred without volume changes in the granitic protholith, and the density differences of the altered rocks were caused by the mass variations along the alteration processes. The greisenization process caused a extensive loss of Na2O and K2O, while SiO2 showed a immobile behaviour in Gsl but was parcially removed in Gs2. The Al2O3 was depleted during the Gs2 formation but added in Gsl. The Fe2O3 (Fe total), Sn, S, volatiles LOl and F were the responsible by the mass increase at greisenization. In the Gsl, the chemical changes in the fiuids were caused by F activity decrease and fO2 increase during cooling. These changes also originated the differentiation between the ZT, in the inner portions of the fratures/conducts, and the ZS, nearest to surrounding gravite. The Gs3 was formed in more oxidizing conditions by F-poorer fiuids than those trapped in the ZS. The dissolution cavities generated during the episyenitization process increased the permeability of the altered rocks, providing an increase of fluid/rock ratios in the EpSK and Gs2 sites. The interaction between aqueous fluid and EpSK feldspar, during the Gs2 formation, caused a continuous salinity increase. The ZF was formed in the early stages of this interaction, at higher temperatures, while the ZC was originated by the more cold and saline, residual fluid. The latter was also trapped in the quartz filling cavities in the EpSK during the later silicification stage. In this way, the greisens and the potassic episyenites were generated from interactions among, at least, three fluids of seemingly independent origin, from a same protholith, in shallow crust conditions. The fO2, F activity and salinity variations, during the hydrothermal system cooling, and the contrast in fluid/rock ratios caused by permeability differences, were very important factors to greisen differentiation. These factors controlled greatly the fluids compositional changes, and caused the cassiterite and sulphides precipitation in the greisens and the Sn- S-enrichment during later greisenization of EpSK.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoNa borda oeste do pluton Água Boa, na mina Pitinga (AM), ocorrem três tipos de greisens estaníferos associados espacialmente à fácies granito rapakivi: greisen 1 (Gs1), constituído principalmente por quartzo, topázio, siderofilita marrom e esfalerita; greisen 2 (Gs2), formado essencialmente por quartzo, fengita e clorita; greisen 3 (Gs3), constituído essencialmente por quartzo, fluorita e fengita, com quantidades subordinadas de siderofilita verde. Além disso, associado ao Gs2, ocorre um epi-sienito potássico (EpSK), formado pela dessilicificação do granito rapakivi. Apesar de suas diferenças composicionais e petrográficas, os greisens e epi-sienitos se formaram a partir do mesmo protólito granítico, um hornblenda-biotita-álcali-feldspato-granito a sienogranito. O Gsl apresenta uma zonação interna definida pela predominância de determinados minerais. Assim, ao longo de um halo de alteração contínuo, a zona rica em siderofilita (ZS) está em contato com o granito greisenizado, enquanto que a zona rica em topázio (ZT) situa-se mais afastada do granito. A siderofilita marrom apresenta teores moderados em AI, e sua variação composicional ocorre pela substituição de Fe+2 por A1+3 e Li nos sítios octaédricos, com geração de vacâncias, e concomitante substituição de A1+3por Si+4nos sítios tetraédricos. No Gs2, as zonas mineralógicas estão separadas espacialmente, em níveis onde predomina a fengita (ZF) ou a clorita (ZC). A fengita apresenta um mecanismo evolutivo em que o viAl é substituído por Fe+2 nos sítios octaédricos, com enriquecimento acoplado de Si+4 às expensas de A1+3 nos sítios tetraédricos. Seus teores de Li calculado são ainda menores do que aqueles estimados para a siderofilita do Gs1. No Gs3, a siderofilita verde é composicionalmente mais rica em VIAl e mais pobre em F do que a siderofilita do Gsl, enquanto que a fengita subdivide-se em dois tipos composicionais: uma fengita mais aluminosa, pobre em Fe+2, e uma mais rica em F e Fe+2, que segue os mesmos trends evolutivos apresentados pela fengita do Gs2. A clorita dos três greisens é extremamente rica em Fe, do tipo dafnita. Na sua estrutura, a substituição de 'JIA' por cátions R+2 causa um aumento na ocupação tetraédrica do Si. As cloritas mais aluminosas apresentam as mais altas temperaturas de formação, segundo os geotermômetros clássicos propostos na literatura. Os greisens são resultantes de diferentes processos de interação entre três fluidos principais: (1) fluido aquo-carbônico de baixa salinidade, rico em F, com temperaturas iniciais entre 400° e 350°C, presente durante a formação do Gs1 e Gs3; (2) fluido aquoso de baixa salinidade, e temperatura ao redor de 300°C e que, ao longo de um processo contínuo de salinização, gera um fluido residual de salinidade moderada a alta, com temperaturas entre 200° e 100°C, presente durante a formação do Gs2 e no estágio de silicificação do EpSK; (3) fluido aquoso de baixa salinidade, com temperaturas entre 2000 e 150°C, e que interagiu com os outros dois fluidos, contribuindo, em diferentes graus, para a formação de praticamente todas as rochas hidrotermais. Os dois primeiros fluidos aparentemente têm origem ortomagmática, enquanto que o último tem características de fluido superficial (meteórico?). Além destes, considera-se que o fluido responsável pelo estágio inicial do processo de epi-sienitização não ficou registrado nas amostras estudadas. Estes fluidos foram aprisionados em condições de pressão ao redor de 1 Kb, compatível com níveis crustais rasos, como parece ser o caso dos granitos estaniferos de Pitinga. Tanto a epi-sienitização quanto a greisenização ocorreram sem mudanças no volume original do granito, enquanto as variações de massa decorrentes das transformações causaram as diferenças nas densidades das rochas alteradas. A greisenização causou uma grande remoção em Na2O e K2O, enquanto que SiO2 permaneceu imóvel no Gsl e foi parcialmente removido no Gs2. O Al2O3 sofreu perdas durante a formação do Gs2, mas foi parcialmente adicionado ao Gsl. Os responsáveis pelo aumento de massa durante a greisenização foram Fe2O3 (Fe total), Sn, S, voláteis (P.F.) e F. No Gsl, a diminuição da atividade do F e o aumento da fO2 durante o resfriamento, causaram mudanças químicas nos fluidos, e a conseqüente diferenciação entre a ZT, nas porções mais internas dos condutos/fraturas, e a ZS, mais próxima do granito encaixante. O Gs3 foi formado sob condições mais oxidantes e por fluidos mais pobres em F do que aqueles aprisionados na ZS. A geração de cavidades de dissolução durante a epi-sienitização aumentou a permeabilidade das rochas alteradas, propiciando o aumento das razões fluido-rocha no sitio de formação do EpSK e Gs2. A interação dos fluidos aquosos com os feldspatos do EpSK, durante a formação do Gs2, causou um aumento contínuo na sua salinidade. A ZF foi formada nos estágios mais precoces desta interação, sob temperaturas relativamente mais altas, enquanto que a ZC é um produto dos fluidos aquosos residuais, mais salinos e mais frios. Estes fluidos residuais também foram aprisionados no quartzo de preenchimento de cavidades no EpSK durante o processo de silicificação tardia. Desta forma, os greisens e epi-sienitos potássicos foram formados pela interação entre, pelo menos, três fluidos de origem aparentemente independente, a partir do mesmo protólito granítico, em condições de crosta rasa. As variações nas condições de fO2, atividade do F e salinidade, durante o resfriamento do sistema hidrotermal, e contrastes nas razões fluido-rocha causadas por diferenças de permeabilidade, foram fatores fundamentais para a diferenciação dos greisens. Estes fatores influenciaram sobremaneira as mudanças composicionais dos fluidos e foram responsáveis pela precipitação de cassiterita e sulfetos nos greisens, e pelo enriquecimento em Sn e S durante a greisenização tardia dos epi-sienitos potássicos