Depósitos de enriquecimento supergênico

Depósitos de enriquecimento
supergênico
Depósitos de enriquecimento
supergênico
• Os depósitos de enriquecimento
supergênico ocorrem em sub-superfície
na altura e abaixo do lençol freático.
• Pode haver uma gradação perfeita entre
os depósitos de concentração residual e
os depósitos de enriquecimento
supergênico.
Chuquicamata, Chile. Camada preta rica em óxidoshidróxidos de Fe. Camada branca zona do minério de Cu
supergênico. Bancada tem 50m cada.
Depósitos de enriquecimento
supergênico
As principais reações químicas
associadas aos processos supergênicos
são:
hidrólise (dissolução dos minerais pela
água)
acidificação, dissolução dos minerais por
ácidos.
O enriquecimento supergênico
de sulfetos depende:
•
rocha fonte porosa e permeável à água
meteórica;
• conter pirita em abundância para produzir
ácidos oxidantes;
• conter minerais metálicos solúveis em
ácidos;
• e um ambiente com precipitação pluvial
alta.
• Muita chuva
• Pirita
• Metais
solúveis em
ácido
• Rocha
porosa
Depósitos de enriquecimento
supergênico
• Cu é o principal elemento.
• Muitos dos depósitos econômicos de Cupórfiro do mundo devem sua viabilidade
econômica a enriquecimento supergênico.
Muita chuva
Superf. freática
py
O2 CO2
H2SO4
óxidos
Sulfetos primários,
ou hipogênicos,
ou protominério
O perfil supergênico pode ser subdividido em
três zonas principais denominadas de:
• zona oxidada
• zona cimentada ou de enriquecimento supergênico
• zona hipogênica ou protominério
O2 CO2
Superf. freática
óxidos
minério (Sulfetos)
secundário ou
supergênico
Sulfetos primários,
ou hipogênicos,
ou protominério
A Zona de aeração,
dissolução, oxidação
B
Zona de saturação
ou cimentação ou
enriquecimento superg.
C Zona de estagnação
ou zona do proto-minério
• Exemplo de enriquecimento supergênico –
Andes – parte verde marca o freático.
A zona oxidada pode ser subdividida em três
sub-zonas:
• gossan ou chapéu de ferro
• subzona lixiviada
• minério oxidado: sulfatos, carbonatos, óxidos
ex. crisocola, cuprita e malaquita
Gossan ou chapéu de ferro
Zona lixiviada
Superfície freática
minério oxidado (sulfatos)
Goetita e llimonita
Azurita e malaquita
Barita, galena e cerucita
O processo opera em 4 estágios
• 1) oxidação e hidratação (chapéu de
ferro) e dissolução na zona de oxidação
(pirita)
• 2) lixiviação de metais e movimento
descendente
• 3) Deposição na zona de oxidação
• 4) deposição de sulfetos supergênicos
Minério
minério (Sulfetos)
secundário ou
supergênico
•
Abaixo do lençol freático, as rochas e o minério
permanecem sempre embebidos em água.
•
A circulação é muito lenta e com o ambiente
redutor, reduz a água meteórica ao campo de
estabilidade dos sulfetos.
•
depositam os elementos dissolvidos na zona
superior:
•
a zona de cimentação ou zona de
enriquecimento supergênico.
Minério
Cu2+/HS- >
Cu2+/HS- <
calcocita
covelita
minério (Sulfetos)
secundário ou
supergênico
•
Apresenta coloração cinza esverdeada,
característica de zonas redutoras.
•
Os sulfetos interagem e o cobre dissolvido na
zona superior e é reprecipitado.
•
•
Calcocita contém 79,8% de Cu
covelita 66,4% de Cu,
•
As duas fórmulas (Cu2S e CuS) refletem esta
diferença.
Covelita CuS
Covelita e enxofre
Calcocita Cu2S
Geoquímica e mineralogia
• O processo principal – oxidação de sulfetos:
• íons de hidrogênio e sulfatos,
• o Eh e pH são importantes controladores.
• chapéu de ferro:
• 2FeS2 + 7O2 +2H2O
ou
• 2FeS2 + 7,5O2 +4H2O
pirita
2FeSO4 (aq)+ 2H2SO4 (aq)
Fe2O3
+ 2H2SO4 (aq)
hematita
Goetita, hematita e limonita
Geoquímica e mineralogia
•
Ácido sulfúrico e sulfatos férricos atuam como
solventes potentes de outros sulfetos metálicos.
•
Se a acidez das águas percolantes, pelo depósito
mineral, é mantida, elementos como Cu, Ag, e Zn são
lixiviados.
•
Estas soluções ácidas lixiviam a zona oxidada,
gerando uma zona desprovida de cátions abaixo do
gossan – zona de lixiviação
•
Gossan ou chapéu de ferro
zona de lixiviação
Superfície freática
minério oxidado (sulfatos)
Geoquímica e mineralogia
•
Se ocorrer a neutralização das águas ácidas
por rochas encaixantes reativas, como rochas
carbonáticas, levam os metais dissolvidos a reprecipitarem como minerais estáveis.
•
Esta zona acima da superfície freática é rica
em sulfatos, carbonatos, óxidos do minério.
Gossan ou chapéu de ferro
zona de lixiviação
Superfície freática
minério oxidado (sulfatos)
Zona de
oxidação
Geoquímica e mineralogia
•
O ferro permanece estável em solução mantendo o
fluido ácido e redutor.
• ambiente onde vários sulfetos são dissolvidos:
calcopirita, calcocita, bornita.
+ 8,5O2 + 2H2O
Calcopirita
CuFeS2
CuFeS2 + 8Fe2(SO4)3 + 8H2O
Fe2O3 + 2Cu2+ + 4SO4 (aq) + 4H+
hematita
17FeSO4 + 2CuSO4 (aq) + 2H2SO4 (aq)
Calcopirita
Gossan ou chapéu de ferro
zona de lixiviação
Superfície freática
minério oxidado (sulfatos)
Geoquímica e mineralogia
•
O H2SO4 liberado pela oxidação dos sulfetos (ex.
calcopirita) ajuda a manter o Cu em solução como
sulfato de cobre.
• Nas porções superiores dos depósitos de cobre
supergênicos pode ocorrer óxidos:
• Cuo + Cu2O + O2
3CuO
cuprita
tenorita
Gossan ou chapéu de ferro
zona de lixiviação
Superfície freática
minério oxidado (sulfatos)
cuprita
Azurita e malaquita
Geoquímica e mineralogia
•
•
•
•
•
Na presença de calcários, soluções cupríferas
reagem com CO2, derivado dos carbonatos, para
formar os carbonatos hidratados de cobre:
2CuO + CO2 + H2O
Cu2(OH)2CO3
tenorita
malaquita
3CuO + 2CO2 + H2O
Cu3(OH)2(CO3)2
tenorita
azurita
Gossan ou chapéu de ferro
zona de lixiviação
Superfície freática
minério oxidado (sulfatos)
crisocola
Anglesita e malaquita
Geoquímica e mineralogia
•
•
•
Caso os sulfatos gerados na zona de oxidação não possam
ser neutralizados, vão migrar descendentemente até
encontrarem o minério sulfetado primário:
CuSO4 + Fe2 S
FeSO4 + CuS
Reações deste tipo formam os sulfetos supergênicos,
pela reação dos sulfatos vindos da zona de oxidação com
sulfetos primários, hipogênicos.
• A covelita, calcocita e violarita (sulfetos de Cu e Ni) são
minerais típicos desta zona de cimentação.
violarita
Zona oxidada
proto
ore
Enriquecimento
supergênico
CC
CV
• Exemplos de
depósitos
Chumbo e zinco
• Fora o cobre outros metais em sulfetos podem
ser oxidados como o chumbo:
• PbS + 2O2
PbSO4
galena
anglesita
• Na presença de calcário, galena oxida para
cerussita, um carbonato insolúvel.
• PbS + H2O + CO2 + 2O2
PbCO3 + SO4 + 2H+
Anglesita
cerussita
Três tipos principais
• Formação de nuggets de ouro
• Enriquecimento de Cu-pórfiro
• Enriquecimento de BIF
Enriquecimento de BIF
Nugget de ouro
Gossan
Descriminação de gossan
Descriminação de gossans
• Gossan – concentração maciça de limonita
formada por veios de sulfeto ou minério de
sulfeto maciço.
Descriminação de gossans
• Limonita residual, e outros produtos de Fe,
é guia para minério em cobertura residual.
• Elemento traço: minério x limonita laterítica,
bog-Fe x produtos de py hidrotermal estéril,
py singenética, carbonatos de Fe.
• Gossan – concentração maciça de limonita
formado por veios de sulfeto ou minério de
sulfeto maciço.
Formação de gossans
Cu
• Py
Zn
Ag
Fe(OH)3 + H2SO4
COLÓIDE
Fe(OH)3 amorfo- fase de
absorção de metais)
Pb
goetita ou hematita (engrossa o grão –
diminui a afinidade de absorção)
Co
O perfil supergênico pode ser subdividido em
três zonas principais denominadas de:
• zona oxidada;
• zona cimentada ou de enriquecimento supergênico;
• zona hipogênica ou protominério.
O2 CO2
Superf. freática
óxidos
minério (Sulfetos)
secundário ou
supergênico
Sulfetos primários,
ou hipogênicos,
ou protominério
A Zona de aeração,
dissolução, oxidação
B
Zona de saturação
ou cimentação ou
enriquecimento superg.
C Zona de estagnação
ou zona do proto-minério
O perfil supergênico pode ser subdividido em
três zonas principais denominadas de:
• zona oxidada;
• zona cimentada ou de enriquecimento supergênico;
• zona hipogênica ou protominério.
O2 CO2
Gossan ou chapéu de ferro
Superf. freática
óxidos
minério (Sulfetos)
secundário ou
supergênico
Sulfetos primários,
ou hipogênicos,
ou protominério
A Zona de aeração,
dissolução, oxidação
B
Zona de saturação
ou cimentação ou
enriquecimento superg.
C Zona de estagnação
ou zona do proto-minério
Descriminação de gossans
Adsorção de elementos - traço nos óxidos
hidratados amorfos podem dar boas
indicações:
• Pb, Cu, Ag (< Zn), quando cristalizam em
hematita e goetita, adsorvem os metais na
estrutura.
• Mo, As e Se
(adsorvidos por FeO2,
em condições ácidas )
Carapaça endurecida ferruginosa.
Gossan
• enriquecimento
supergênico
Laterização em bif: Serra da Rola Moça, BH
Discriminação de gossans
Combinações para
Minério de Ni-Cu
Alto Cu e Ni e
baixo Mn e Cr
Campo de
gossan
verdadeiro
Gossan Ni
Gossan chert•
Sulfetado
Falso gossan
Enriquecimento Cu no
minério primário pent-poccpy, gossan verdadeiro.
Campo de • Soluções ácidas (pH 3),
gossan
oxidação dos sulfetos,
falso
lixivia o Zn.
• Alteração de máficas e
ultramáficas não gera
soluções ácidas e não
mobiliza o Zn.
3+ 2
•
pH
hidro
Fe
Diagrama triangular Ni-Cu-Zn utilizado para
discriminar derdadeiros e falsos gossans de • pH hidro Cu2+ 5,3
Fortaleza de Minas (Taufen & Brenner 1987)
• pH hidro Zn2+ 7
Pium
Hi
NPaa - Grupo Araxá (Neoproterozóico)
Complexo Varginha-Guaxupé (Mesoproterozóico
Greenstone belts Fortaleza de Minas (fm),
Rio Mata Cavalo (mc) 2971 m.a. e Serro (Se)
Greenstone belt Pium-Hi
Ultrabásica – 3116m.a
Complexos ortognaissicos
Grupo Bambuí
Fortaleza de
Minas
Saída de campo
Prospecção 2006
Vista parcial do Passivo da Plumbum em Adrianópolis.
Adrianópolis, Ribeira - Vale da Ribeira
Divisa
Adrianópolis
– Ribeira
(SP)
• Trabalhos de prospecção em cavas
antigas.
• Mina
subterrânea de
Panelas
CC
Lençol de
enriquecimento
CV
• Interação hipogênica supergênica em depósito Cu pórfiro.
•
Cor esverdeada, efeito da Mineralização supergênica. Radomiro Tomic
Porphyry Copper Deposit, Chile.
• Enriquecimento supergênico, Chile.
• Cores amarronzadas da zona de
oxidação, do depósito de enriquecimento
supergênico. Mina de Silver Bell.
• Silver Bell North pit.
•
Cores de embassamento típicas de hidróxidos de Fe (possivelmente goetita
ou lepidocrossita) formado na superfície da rocha. Cores formadas por
finas camadas dos hidróxidos na sujperfície da rocha e não por elementos
traços. Open pit 2, Transaction mine, Rodalquilar District, Spain.
• Erdenet Copper mine, Mongólia
• Calcocita – Cu2S
• Covelita - CuS
• Digenita – Cu9S5
• Cubanita - CuFe2S3
• Cuprita – Cu2O