CAPÍTULO III GEOLOGIA E MINERALIZAÇÕES DE Fe-Cu-Au DO ALVO GT46 (IGARAPÉ CINZENTO), CARAJÁS MARIA DA GLÓRIA DA SILVA JOÃO BATISTA GUIMARÃES TEIXEIRA MÁRCIO MARTINS PIMENTEL PAULO MARCOS VASCONCELOS ANSELMO ARIELO WASHINGTON DE JESUS SANTANNA DA FRANCA ROCHA SUMÁRIO CAPÍTULO III PROJETO CARACTERIZAÇÃO DE DISTRITOS MINEIROS DA AMAZÔNIA GEOLOGIA E MINERALIZAÇÕES DE Fe-Cu-Au DO ALVO GT46 (IGARAPÉ CINZENTO), CARAJÁS RESUMO ...................................................................................................................................................................................... 97 ABSTRACT ................................................................................................................................................................................. 97 I. INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................... 98 II. CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL ....................................................................................... 100 Geologia do Setor Nordeste da Província Mineral de Carajás ......................................................................... 100 Embasamento Arqueano ............................................................................................................................................. 100 Seqüências Supracrastais Arqueanas ......................................................................................................................... 100 Complexos Máfico-ultramáficos Direfenciados Arqueanos ....................................................................................... 103 Granitos Sin e Tardi-colisionais Arqueanos ............................................................................................................... 103 Intrusivas Básicas e Intermediárias Arqueanas.......................................................................................................... 103 Granitos Anorogênicos Paleoproterozóicos ............................................................................................................... 103 Diques Básicos Neoproterozóicos ............................................................................................................................. 104 III. GEOLOGIA DO ALVO GT-46.......................................................................................................... 104 Petrografia ....................................................................................................................................................... 104 Rochas Anfibolíticas ................................................................................................................................................... 104 Rochas Graníticas ....................................................................................................................................................... 107 Rochas Gnáissicas a Sillimanita e Granada (granito deformado e hidrotermalizado) ................................................. 109 Soleiras e Diques Doleríticos ...................................................................................................................................... 109 Formações Ferríferas ................................................................................................................................................... 109 Discussão ................................................................................................................................................................... 109 Litogeoquímica .................................................................................................................................................. 112 Rochas Anfibolíticas com Textura Reliquiar ............................................................................................................... 112 Rochas Anfibolíticas sem Textura Reliquiar ............................................................................................................... 114 Rochas Graníticas ....................................................................................................................................................... 115 Diques Máficos .......................................................................................................................................................... 120 Química Mineral ................................................................................................................................................ 123 Química Mineral de Anfibólios ................................................................................................................................... 123 Química Mineral Feldspatos ....................................................................................................................................... 126 Química Mineral Granada ............................................................................................................................................ 126 Química Mineral de Clinopiroxênio ............................................................................................................................. 127 Outros Minerais Presentes nas Rochas do Alvo GT-46 ............................................................................................. 127 Metamorfismo ................................................................................................................................................... 127 Mineralização .................................................................................................................................................... 128 Estudo de Inclusões Fluidas .............................................................................................................................. 130 Microtermometria e Composição de Inclusões Fluidas .............................................................................................. 132 Discussão ................................................................................................................................................................... 134 Geocronologia .................................................................................................................................................... 136 IV. DISCUSSÃO E CONCLUSÕES ....................................................................................................... 140 Depósitos de Fe-Cu-Au da Província Carajás .................................................................................................. 140 Evolução Geotectônica e Metalogenética da Província Carajás ...................................................................... 143 Síntese dos Principais Resultados Obtidos no Alvo GT-46 ............................................................................... 144 Orientação para Trabalhos de Prospecção Regional ........................................................................................ 147 AGRADECIMENTOS ............................................................................................................................. 148 REFERÊNCIAS ....................................................................................................................................... 148 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia GEOLOGIA E MINERALIZAÇÕES DE Fe-Cu-Au DO ALVO GT46 (IGARAPÉ CINZENTO), CARAJÁS Maria da Glória da Silva1,6, João Batista Guimarães Teixeira1, Márcio Martins Pimentel2, Paulo Marcos Vasconcelos3, Anselmo Arielo4, Washington de Jesus SantAnna da Franca Rocha5. Universidade Federal da Bahia (UFBA) Salvador, BA. [email protected] Universidade de Brasília (UnB) Brasília, DF. [email protected] 3 Universidade de Queensland Brisbane, Austrália. [email protected] 4 Companhia Vale do Rio Doce (CVRD), Carajás, PA. [email protected] 5 Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS) Feira de Santana, BA. [email protected] 6 Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM) Salvador, BA. [email protected] 1 2 RESUMO ABSTRACT O Alvo GT46/Igarapé Cinzento situa-se no setor noroeste da Serra dos Carajás, dentro da seqüência meta-vulcanossedimentar arqueana do Grupo Grão Pará. Neste Alvo foram descritas rochas plutônicas e vulcânicas toleíticas de arco vulcânico, sedimentos vulcano-exalativos do tipo BIF e granitóides cálcio-alcalinos, também com assinatura de arco. O conjunto foi afetado por deformação heterogênea em regime rúptil-dúctil, acompanhada de metamorfismo dinamotermal da fácies anfibolito. As mineralização, do tipo Fe-Cu-Au, consistem em sulfetos de cobre (calcopirita, bornita, covelita e calcocita) com magnetita associada, encaixadas nos anfibolitos mais intensamente deformados e em planos de fraturas dos granitos arqueanos. Metassomatismo ferro-potássico das rochas encaixantes foi produzido pelo fluido mineralizante. Estudos de inclusões fluidas e de isótopos de S e O indicam que os fluidos mineralizantes eram de natureza magmático-hidrotermal, de provável derivação granítica. A partir da interpretação de todos os dados de trabalhos anteriores e da presente pesquisa, ficou caracterizado que o depósito de Fe-CuAu do Alvo GT46 é de idade paleoproterozóica (~1,8 Ga), embora hospedado em rochas arqueanas. A mineralização é tectônicamente controlada, o minério ocorrendo nos planos de foliação das rochas deformadas em regime rúptil-dúctil. O depósito do Alvo GT46 situa-se no contexto de falhas e fraturas de direção geral NNE-SSW, que cortam transversalmente a estruturação E-W da Serra dos Carajás. Este episódio de fraturamento crustal ocorreu após a última fase intrusiva do evento Uatumã (suite granítica Maloquinha, 1840±26 Ma), durante o breakup continental da fase Crepori. Outros depósitos de Fe-Cu-Au da Província Carajás que provavelmente compartilham do mesmo controle estrutural em ambiente de superpluma mantélica são os depósitos Gameleira e o depósito Sequeirinho, este localizado na mina do Sossêgo. A identificação de todas as falhas e fraturas relacionadas ao sistema rúptil-dúctil da fase Crepori é recomendada, uma vez que a atividade hidrotermal proterozóica ao longo destas descontinuidades poderia gerar depósitos primários do tipo Sossêgo-Gameleira-GT46. Além disso, nas partes superiores de depósitos deste tipo, em zonas de platôs topograficamente preservados, poderiam ocorrer depósitos de ouro do tipo Igarapé Bahia, originados de processos supergênicos. The GT46/Igarapé Cinzento target lies in the northwestern sector of the Serra dos Carajás, within the metavolcanosedimentary sequence of the Grão Pará Group. In this target, arc related volcanic and plutonic tholeiitic rocks have been described, associated with BIF-type volcanic exhalative sediments and with calc-alkaline granitoids, also presenting arc signature. The whole sequence has been affected by brittle-ductile heterogeneous deformation, accompanied by amphibolite facies dynamothermal metamorphism. The Fe-Cu-Au mineralizations consist of copper sulfides (chalcopyrite, bornite, covellite and chalcocite), with associated magnetite, hosted by the more intensely deformed amphibolites, and in fractures of Archean granites. Fe-K metasomatism of the host rocks has been produced by mineralizing fluids. Fluid inclusion and S and O isotopic studies indicate a magmatic-hydrothermal solution of probable granitic derivation. After interpretation of the previous data set together with information gathered in the present research, it has been characterized that the GT46 Fe-Cu-Au deposit is Paleoproterozoic (~1,8 Ga), although hosted by Archean rocks. Mineralization is tectonically controlled, the ore occurring in foliation planes of rocks deformed under brittle-ductile regime. The GT46 deposit lies in the context of NNE-SSW fractures and faults that cross- cut the EW trending regional structure of Serra dos Carajás. This crustal fracturing episode took place after the last intrusive phase of the Uatumã event (Maloquinha granitic suite, 1840±26 Ma), during the continental breakup of the Crepori phase. Other Fe-Cu-Au deposits of the Carajás Province, which probably share the same structural control under a mantle plume regime are the Gameleira and the Sequeirinho, this located within the Sossêgo mine. The identification of all faults and fractures belonging to the brittle-ductile system related with the Crepori phase is recommended, ever since the proterozoic hydrothermal activity along these discontinuities might generated primary deposits of the Sossêgo-Gameleira-GT46 type. Moreover, at the upper part of these deposits, in zones of preserved plateau topography, some Igarapé Bahia-type gold deposits may possibly occur, originated by supergenic processes 97 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás I. INTRODUÇÃO de São Félix do Xingu, cerca de 100 km do Núcleo Residencial Carajás (Figura 1). As coordenadas do ponto central da área de trabalho são as seguintes: O Alvo GT46/Igarapé Cinzento situa-se no extremo NNW da Serra do Carajás, Município Figura 1 Imagem LANDSAT de parte da Serra dos Carajás com a localização do Alvo GT46/Igarapé Cinzento. Afloramentos rochosos na área de pesquisa são raros. Os trabalhos de mapeamento geológico, realizados no Alvo GT46 pelos geólogos da extinta DOCEGEO (Rio Doce Geologia e Mineração S.A.), no âmbito do Projeto Aquiri, foram viabilizados com auxílio da descrição dos testemunhos de 80 furos de sondagem e resultaram em um mapa geológico na escala original de 1:5.000 (Figura 2). 98 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia Figura 2 (a) Mapa geológico e (b) seção geológica do Alvo GT46/Igarapé Cinzento, elaborados pela equipe da DOCEGEO lotada no Projeto Aquiri, com base em interpretações geofísicas, dados de superfície e descrições de testemunhos de sondagem. 99 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás De acordo com o mapa da Figura 2 e com base nos estudos petrográficos e litogeoquímicos realizados no âmbito do presente estudo, com utilização de amostras selecionadas em 14 furos de sondagem, os seguintes litotipos foram caracterizados na área: • rochas gabróicas, basálticas e basáltico-andesíticas, com textura original ainda preservada, embora mineralogicamente transformadas por processos de alteração hidrotermal; • rochas anfibolíticas fracamente a moderadamente anisotrópicas; • rochas anfibolíticas fortemente foliadas e ricas em biotita; • rochas graníticas, em geral isotrópicas, localmente deformadas e foliadas sob regime rúptil-dúctil, mostrando diferentes graus de alteração hidrotermal; • rochas gnáissicas e xistos ricos em granada e sillimanita; • formações ferríferas bandadas ricas em magnetita e quartzo, com ocorrência de grunerita subordinada; • diques e soleiras doleríticas não deformados, com textura porfirítica a glomeroporfirítica. As principais hospedeiras da mineralização são rochas anfibolíticas contendo biotita. O minério consiste em sulfetos de cobre, principalmente calcopirita e bornita, sempre associados a magnetita. A mineralização também ocorre nos planos de deformação rúptil a rúptil-dúctil dos granitóides e nos planos de cisalhamento dos gnaisses contendo sillimanita. A presente pesquisa teve como objetivo principal a caracterização metalogenética do conjunto rochas encaixantes + minério presentes no Alvo GT46. Para atingir estes objetivos foram realizados estudos petrográficos, litogeoquímicos e de química mineral, com apoio de estudos isotópicos e geocronológicos, cujos resultados serão discutidos nas seções a seguir. II. CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL A Província Mineral de Carajás localiza-se na porção sudeste do Cráton Amazônico, mais precisamente na extremidade sudeste do Bloco Amazônia Central (Figura 3). O arcabouço geológico da Serra de Carajás, particularmente de seu setor nordeste, que compreende as serras Norte, Sul e Leste, foi descrito pela primeira vez pelos geólogos da US Steel Co. e da Companhia Vale do Rio Doce, durante os estudos de viabilidade para a operação de lavra do minério de ferro (Tolbert et al., 1971; Rezende e Barbosa, 1972). Mais tarde, algumas sínteses sobre a geologia de Carajás foram publicadas (p. ex. Hirata et al., 1982; DOCEGEO, 1988, entre outros). A Figura 3 apresenta as principais associações litológicas e a compartimentação tectônica da região da Serra de Carajás. Ao norte aparecem os granitóides da extremidade sudeste do Escudo das Guianas, de idade riaciana. O lado leste é ocupado pelas rochas metassedimentares do Cinturão Araguaia, de idade neoproterozóica. No setor sudoeste encontra-se o Supergrupo Uatumã, de idade paleoproterozóica, constituído pelas efusivas continentais das formações Sobreiro e Iriri, associadas a intrusões graníticas e a rochas sedimentares clásticas do Grupo Paredão e das formações Gorotire e Triunfo. A porção centro-sudeste do mapa é ocupada pelas rochas neoarqueanas que compõem a extremidade sudeste do Bloco Amazônia Central. Estas foram agrupadas em quatro domínios principais: (1) terreno de alto grau metamórfico, incluindo o Complexo Xingu, composto de charnoquito, gnaisse e granulito e o Grupo Tapirapé, formado por anfibolito, quartzito, formação ferrífera e xisto ultramáfico; (2) terreno de baixo grau metamórfico, incluindo os greenstone belts do Supergrupo Andorinhas, associados a grandes intrusões de granodioritos e trondhjemitos e parcialmente cobertos pelos sedimentos clásticos do Grupo Rio Fresco; (3) seqüências meta-vulcanossedimentares, incluindo os grupos Grão Pará, Salobo-Pojuca, Rio Novo e Igarapé Bahia; (4) sedimentos siliciclásticos não metamorfisados da Formação Águas Claras. Geologia do Setor Nordeste da Província Mineral de Carajás Um mapa compilado para o setor nordeste da região de Carajás é apresentado na Figura 4. Embasamento Arqueano O embasamento da Província Carajás consiste em gnaisses tonalíticos e trondhjemíticos do Complexo Xingu, gerados no intervalo de 2861 a 2855 Ma (U-Pb, zircão, Machado et al., 1991). Seqüências Supracrustais Arqueanas O embasamento é recoberto em inconformidade pelas seguintes seqüências vulcanossedimentares: • Grupo Salobo-Pojuca (DOCEGEO, 1988), fortemente deformado e constituído de anfibolito, formação ferrífera e quartzito, com idades U-Pb em zircão no intervalo de 2761 a 2732 Ma (Machado et al., 1991). • Grupo Grão Pará (Rezende e Barbosa, 1972), dividido em três sub-unidades, da base para o topo: (1) Formação Parauapebas (Meireles et al., 1984), 100 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia Figura 3 Mapa geológico regional da Província Mineral de Carajás. Compilado e interpretado a partir dos dados da Carta Geológica do Brasil ao Milionésimo GIS Brasil (CPRM, 2004). 101 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás Figura 4 Mapa geológico regional do setor nordeste da Província Mineral de Carajás. Compilado e interpretado a partir dos dados da Carta Geológica do Brasil ao Milionésimo GIS Brasil (CPRM, 2004). Interpretação estrutural com base em Veneziani et al. (2004). 102 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia composta por derrames de composição intermediária, com textura vesicular e porfirítica, intercalados com brechas aglomeráticas, rochas vulcânicas félsicas, arenito e conglomerado. Os derrames intermediários têm composição andesito-basáltica, apresentando fácies metamórfica xisto verde baixo (Teixeira e Eggler, 1994). As rochas félsicas são derrames riolíticos brechados que cristalizaram há 2759±2 Ma (U-Pb, zircão, Machado et al., 1991; Trendall et al. 1998); (2) Formação Carajás (Beisiegel et al., 1973), que consiste em seqüência espessa de rochas químicas metassedimentares. A seção basal é formada por depósitos dolomíticos (Teixeira e Eggler, 1994), que gradam, lateral e verticalmente, para formação ferrífera jaspilítica, com espessura variando entre 200 e 300 metros (Meirelles, 1996; Lindenmayer et al., 2001a; Macambira e Schrank, 2002). A formação ferrífera bandada constitui o protominério para alguns dos maiores depósitos de minério hematítico do mundo, comparáveis aos grandes depósitos da Província de Hamersley, Austrália e do Distrito de Krivoy Rog, Ucrânia (Dalstra e Guedes, 2004). A idade mínima de deposição da Formação Carajás foi de 2740±8 Ma, com base em idade U-Pb em zircão extraído de uma soleira quartzo-diorítica (Trendall et al., 1998). • Seqüência Paleovulcânica Superior (Beisiegel et al., 1973), composta de rochas metavulcaniclásticas e metassedimentares, intercaladas com metabasalto. A seqüência paleovulcânica superior é correlacionável com o Grupo Igarapé Bahia, abaixo descrito. • Grupo Igarapé Bahia, constituído por rochas metavulcânicas máficas, metapiroclásticas e metassedimentares, incluindo formações ferríferas bandadas (DOCEGEO, 1988). Resultados de análises de isótopos de chumbo (Galarza et al. 2001; Tallarico et al., 2004) indicaram idades de 2745±1 Ma para rochas metavulcânicas e de 2747±1 Ma para rochas metapiroclásticas. • Formação Águas Claras (Araújo et al., 1988), composta de pelitos e arenitos marinhos plataformais na seção inferior, superpostos por arenitos litorâneos e fluviais (Nogueira e Truckenbrodt, 1994). Idade mínima de 2645±12 Ma foi atribuída para esta formação com base em análise isotópica de zircão coletado em intrusões de composição gabróica (Dias et al., 1996; Trendall et al., 1998). Complexos Máfico-ultramáficos Diferenciados Arqueanos A ocorrência de plutonismo máfico-ultramáfico contemporâneo ao vulcanismo das seqüências supracrustais neoarqueanas é comprovada pelo complexo máficoultramáfico de Luanga, com idade de cristalização em torno de 2763±6 Ma, obtida pelo métodoU-Pb em zircão extraído de diferenciado gabróico (Machado et al. 1991). Granitos Sin e Tardi-colisionais Arqueanos Várias intrusões de granitóides ocorreram em associação com os processos geotectônicos arqueanos. Intrusões sin-colisionais são compostas principalmente por monzogranitos calcialcalinos, que se apresentam alongados paralelamente à foliação regional E-W, a exemplo do Granito Estrela, com idade de 2763±7 Ma (U-Pb, zircão, Barros et. al., 2001) e do Granito Plaquê, com idade de 2736±24 Ma (U-Pb, zircão, Avelar et al., 1999). Intrusões arqueanas tardi-colisionais são constituídas de hornblendapiroxênio monzogranitos e granitos peralcalinos metaluminosos, exemplo do Granito Salobo, com idade de 2573±2 Ma (U-Pb, zircão, Machado et al., 1991), do Granito Itacaiunas, com idade 2560±37 Ma (Pb-Pb, zircão, Souza et al., 1996). Intrusivas Básicas e Intermediárias Arqueanas Soleiras básicas a intermediárias que intrudem as rochas do Grupo Grão Pará foram descritas por Tolbert et al. (1971). Soleiras de quartzo-diorito hidrotermalmente alteradas foram estudadas por Ferreira Filho (1984) na mina de ouro Igarapé Bahia, por Teixeira (1994) na mina de Ferro N4 e por Lindenmayer et al. (1995) no depósito de ferro S11. Soleiras gabróicas de filiação toleítica intrudiram os sedimentos da Formação Águas Claras há cerca de 2708±34 Ma (U-Pb, zircão, Mougeot, 1996). Granitos Anorogênicos Paleoproterozóicos Pelo menos três séries de granitos do tipo A com textura rapakivi intrudiram o Cráton Amazônico durante o Paleoproterozóico (DallAgnol et al., 2005). Na região da Serra de Carajás estas suites são representadas, respectivamente, pelos granitos Jamon, Velho Guilherme, Carajás, Cigano e Pojuca. O Granito Carajás, localizado entre a Serra Norte e a Serra Sul, corta as rochas dos grupos Grão Pará e Igarapé Bahia e também os sedimentos da Formação Águas Claras. Sua principal facies consiste em uma rocha de granulação grossa, geralmente porfirítica, com fenocristais de K-feldspato pertítico, que atingem dimensão de 3 cm, imersos em matriz de quartzo, plagioclásio, biotita e com traços de anfibólio. O plagioclásio encontra-se parcialmente alterado para epidoto e as texturas rapakivi são comuns (Wirth, 1986). As idades de cristalização de alguns destes granitos são: Cigano 1883±2 Ma, Carajás 1880±2 Ma e Pojuca 1874±2 Ma (U-Pb, zircão, Machado et al., 1991). 103 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás Diques Básicos Neoproterozóicos As rochas intrusivas mais jovens encontradas na Província Carajás são diques de diabásio, normalmente encaixados em fraturas de direção NS. A idade destas intrusões, determinada pelo método Rb-Sr, ficou estabelecida em torno de 553±32 Ma (Cordani et al., 1984). III. GEOLOGIA DO ALVO GT-46 Petrografia Todo estudo petrográfico das rochas do Alvo GT46 foi realizado a partir de amostras coletadas em testemunhos de sondagem, tendo em vista a impossibilidade de amostragem de terreno, face à presença de espesso manto de intemperismo na área. Em decorrência da lateritização, não foi possível a realização de trabalhos de mapeamento no Alvo, uma vez que os poucos afloramentos existentes mostram-se fortemente saprolitizados. Foram selecionados dezessete furos de sondagem realizados pela CVRD no Alvo GT46, os quais atravessam as diferentes unidades litológicas: FD46/12, FD46/19, FD46/22, FD46/35, FD46/36, FD46/39, FD46/41, FD46/ 53, FD46/56, FD46/64 FD46/70, FD46/71, FD46/72, FD46/ 74, FD46/75, FD46/76 e FD46/77. Os furos foram descritos e amostrados, resultando na seleção e coleta de 264 amostras de rochas e minério para fins de investigação, envolvendo petrografia, geologia e geocronologia isotópica, litogeoquímica, química mineral e estudo de inclusões fluidas. Dentre as amostras coletadas, 153 foram selecionadas para estudos petrográficos, permitindo o reconhecimento das seguintes rochas na área do Alvo GT46: Rochas Anfibolíticas De um modo geral, essas são as rochas que predominam na área, podendo-se distinguir alguns tipos distintos de anfibolitos: Tipo 1: anfibolitos anisotrópicos, moderadamente a fortemente foliados, pobres em micas; Tipo 2: anfibolitos anisotrópicos, fortemente foliados e ricos em micas (geralmente mineralizados); Tipo 3: anfibolitos anisotrópicos, fortemente foliados, micáceos, ricos em granada (em geral, mineralizados); e Tipo 4: anfibolitos fracamente foliados a isotrópicos, com texturas ígneas (primárias) preservadas, ocorrendo sob a forma de pods em meio aos anfibolitos foliados. Os anfibolitos do tipo 1 (figuras 5a e 6b), que são os predominantes na área, exibem coloração verde escura, granulação fina a média e são fortemente anisotrópicos. Essas rochas são constituídas, do ponto de vista mineralógico, por (i) anfibólio do tipo hornblenda, em grãos subédricos orientados (textura granonematoblástica) repre- sentando percentual volumétrico entre 50 e 60% da rocha. Os grãos de anfibólio encontram-se incipientemente substituídos por biotita, mais raramente por epidoto e, por vezes, observa-se a presença de bordas substituídas por anfibólio fibroso; (ii) plagioclásio em grãos anédricos, geminados, límpidos, com composição variando entre andesina e labradorita, com leves manchas de saussuritização. Plagioclásio ocorre também em grãos finos intersticiais, quase totalmente substituídos por sericita, carbonato e epidoto, constituindo entre 20% e 30% da rocha; (iii) quartzo em grãos finos, intersticiais, com extinção ondulatória moderada (variando de 5 a 10% em volume da rocha); (iv) traços de apatita e finos grãos de magnetita disseminados; (v) biotita, de substituição do anfibólio, em geral com manchas de substituição por clorita. A presença de hornblenda aponta para metamorfismo da fácies anfibolito, com posterior re-equilíbrio na fácies xisto verde e desenvolvimento de clorita e epidoto. Os anfibolitos do tipo 2 (figuras 5c e 5d) constituem rochas de coloração verde escura, granulação média a grossa, estrutura fortemente anisotrópica. Microscopicamente observa-se a presença de: (i) biotita verde e anfibólio fibroso, do tipo cummingtonita, desenvolvido a partir da hornblenda. É comum a presença de restos de hornblenda envoltos pelo anfibólio fibroso. A biotita ocorre em palhetas largas e orientadas (textura granolepidoblástica), parcialmente cloritizada, com halos de pleocroísmo devido à presença de inúmeras inclusões finas de allanita; (ii) quartzo instersticial ou formando arranjo granoblástico (orientação moderada) e com extinção ondulatória. Observa-se também quartzo formando vênulas milimétricas, associado ao carbonato (Figura 5e); (iii) restos de plagioclásio, quase totalmente sericitizado e carbonatizado; (iv) carbonato em vênulas ou intersticial; (v) cristais euédricos de granulação fina a média de turmalina verde a verde azulada (chorlita). Em alguns furos de sondagem foram observados porfiroblastos anomalamente desenvolvidos de turmalina, alguns medindo cerca de 3 centímetros (figuras 5f e 6a); (vi) finos grãos subédricos de allanita e apatita (Figura 6b). Essas rochas são fortemente magnéticas, devido à presença marcante de magnetita inequigranular (fina a média), anédrica, fomando em geral massas intersticiais, que envolvem os silicatos. Além de magnetita, observase também nessas rochas a presença de ilmenita e sulfetos, com destaque para calcopirita, bornita, covelita e calcocita. As feições mineralógicas e texturais da rocha são sugestivas de que seja produto da interação da rocha gabróica com fluidos hidrotermais ricos em H2O, potássio, boro, sílica, terras-raras, zircônio, metais (Fe, Cu, Mo, Sb, Au, dentre outros) e com baixo conteúdo de CO2. A presença de anfibólio do tipo cummingtonita aponta para metamorfismo de grau médio (fácies anfibolito) 104 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia (a) (b) (c) (d) (e) (f) Figura 5 (a) Anfibolito de cor verde escura, granulação média, foliado, com venulações de quartzo. (b) Fotomicrografia (LP, 25×) de anfibolito tipo 1, com anfibólio orientado e plagioclásio levemente saussurizado. (c) Anfibolito hidrotermalizado, rico em biotita. Presença comum de magnetita e de venulações de sulfetos de cobre, com destaque para calcopirita. (d) Fotomicrografia (LP, 25×) de anfibolito do tipo 2, com a presença marcante de biotita verde na rocha e venulação incipente de magnetita e sulfetos. (e) Anfibolito fortemente hidrotermalizado, rico em biotita e venulações de quartzo. Presença de sulfetos de cobre (predomínio de calcopirita) e magnetita. (f) Porfiroblastos centimétricos de turmalina em anfibolito fortemente hidrotermalizado. 105 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás (a) (b) (c) (d) (e) (f) Figura 6 (a) Presença de porfiroblastos centimétricos de turmalina em anfibolito hidrotermalizado, rico em anfibólio fibroso e biotita verde (LP, 25×). (b) Fotomicrografia (LP, 50×) de anfibolito fortemente hidrotermalizado, com cristais de allanita imersos em massa de anfibólio fibroso. (c) Anfibolito rico em biotita no qual se destacam porfiroblastos de granada, medindo até 1,5 cm de diâmetro. Observa-se comumente nessas rochas a presença de venulações de quartzo. (d) Rocha anfibolítica granadífera. Observar a morfologia em snowball dos porfiroblastos de granada. (e) Detalhe de pod de rocha anfibolítica não deformada, com textura reliquiar, encontrada em meio aos anfibolitos deformados. (f) Fotomicrografia (N×, 25×) de rocha gabro-diorítica, não foliada, com textura subofítica reliquiar. 106 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia em que o anfibólio cummingtonítico pode ser o resultado da quebra do componente tschermakítico da hornblenda. Os anfibolitos do tipo 3 (figuras 6c e 6d) são muito similares, tanto textural quanto mineralogicamente, aos anfibolitos do tipo 2, com destaque para a presença de cristais porfiroblásticos de granada de até 1,5 cm de diâmetro, perfazendo de 5 até 50% do volume da rocha. Tais porfiroblastos possuem formato subédrico a anédrico, com aspecto poiquiloblástico devido à presença de inúmeras inclusões de quartzo, biotita e magnetita. Em geral os porfiroblastos de granada mostram-se levemente cloritizados nas fraturas e nas bordas. Os cristais de granada aparecem achatados, orientados ao longo do plano de foliação da rocha e também sob a forma de cristais subédricos, com tendência ao arredondamenteo, desenvolvendo feições do tipo snowball que revelam crescimento sintectônico. Na descrição dos testemunhos de sondagem observase que o desenvolvimento de granada se dá quando o anfibolito está nas proximidades de apófises graníticas, sugerindo que o crescimento desse mineral tenha resultado do aumento localizado de temperatura provocado pela colocação dos granitóides. Além do desenvolvimento de granada, nas zonas proximais dos granitos observa-se também: o desenvolvimento mais intenso de biotita, a partir de hornblenda, revelando o aporte de fluidos potássicos (metassomatismo); a maior presença de carbonato (desenvolvido a partir de plagioclásio), apontando para maior aporte de CO2; e a presença mais marcante de allanita, revelando maior participação de elementos ETR nos fluidos. A paragênese granada-anfibólio revela metamorfismo de fácies anfibolito e as texturas observadas são indicativas de que essa rocha resulta da transformação dos anfibolitos do tipo 1, sob a ação de evento metamórfico. Os anfibolitos do tipo 4 são mais raros, ocorrendo apenas em alguns trechos dos testemunhos de sondagem sob a forma de pods centimétricos a métricos. Essas rochas distingem-se pela preservação da sua textura ígnea original, muito embora tenham sido também submetidas à ação pervasiva de fluidos hidrotermais. Dois diferentes tipos composicionais de pods foram observados nos testemunhos de sondagem: (i) rochas de natureza plutônica e subvulcânica, de composição originalmente gabróica a gabro-diorítica (figuras 6e e 6f). As rochas subvulcânicas são em geral porfiríticas, com fenocristais centimétricos de plagioclásio andesínico (parcialmente saussuritizados), geminados, imersos em matriz de granulação fina a média, com textura subofítica, constituída de andesina e anfibólio. As rochas plutônicas exibem textura subofítica de granulação média, com ripas de plagioclásio andesínico, geminado segundo albita e albita/carslbad, associadas a anfibólio. Em apenas uma amostra foram encontrados restos de clinopiroxênio; (ii) rochas de natureza vulcânica, por vezes porfiríticas, de composição basáltica a basáltico-andesítica (figuras 7a, 7b e 7c), de granulação fina, com textura subofítica constituída por ripas de plagioclásio (fortemente saussuritizado) e anfibólio fibroso. As relações de contato desses anfibolitos com os demais anfibolitos descritos na área, em especial com os anfibolitos do tipo 1, são transicionais (Figura 7d), observando-se aumento progressivo da deformação, transformando a rocha gabróica original em anfibolito foliado. Esse fato, aliado às suas características microscópicas (textura e composição mineralógica), não deixa dúvidas de que seja essa rocha o protólito da maioria dos anfibolitos presentes na área. Por terem sido menos deformadas, essas rochas foram igualmente menos intensamente afetadas pelas transformações hidrotermais, permitindo, assim, que seja reconhecida sua natureza original. Rochas Graníticas Apófises de rochas graníticas intrudem os anfibolitos e demais rochas do Alvo GT46 (Figura 7e), provocando efeitos metamórficos termais e metassomáticos nessas rochas. Nos testemunhos de sondagem foram observados três tipos petrograficamente distintos de granitos: Granitos isotrópicos a levemente anisotrópicos, de coloração rósea a avermelhada, de composição álcalifeldspato granítica e granítica, granulação grossa a porfirítica, com textura milonítica incipiente (figuras 7f e 8a). O principal constituinte mineralógico dessas rochas é felspato alcalino do tipo microclínio pertítico (45 a 55%), geminado, por vezes porfiroclástico, com extinção ondulatória, bordas microgranuladas (textura mortar) e leves manchas de alteração para sericita. Plagioclásio (5 a 25%) em grãos subédricos a anédricos, com maclas difusas de geminação albita e manchas de alteração para sericita. Quartzo (25 a 35%) ocorre em grãos finos a médios, com extinção ondulatória, formando arranjos em mosaico. Granitóides de coloração cinza-esbranquiçada a levemente rosada, granulação média a grossa, por vezes porfiríticos, ricos em plagioclásio, de composição quartzo-monzonítica, com anisotropismo muito fraco (Figura 8b). Ao microscópio observa-se textura porfiroclástica, constituída de plagioclásio do tipo oligoclásio (40 a 50% do volume da rocha), levemente saussuritizado, com textura mortar e extinção ondulatória leve a moderada. Ainda se observam maclas de geminação albita no plagioclásio. O feldspato alcalino (40 a 45%) é do tipo microclínio pertítico, em grãos anédricos geminados, levemente sericitizados, com extinção ondulatória leve e bordas por vezes microgranuladas. Quartzo (15 a 20%) ocorre em grãos 107 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás (a) (b) (c) (d) (e) (f) Figura 7 (a) Aspecto macroscópico de pod de rocha basáltico-andesítica não deformada. (b) Fotomicrografia da rocha basáltico-andesítica não deformada (N×, 50×), com textura intergranular preservada, embora os minerais estejam afetados pela alteração hidrotermal. (c) Fotomicrografia (N×, 50×) de rocha basáltico-andesítica porfirítica, não deformada, hidrotermalizada. Destaque para um fenocristal de Cpx substituído por anfibólio, numa massa de fundo com textura intersetal. (d) Zona de transição entre anfibolito foliado e não foliado. (e) Apófises de granitóide róseo, de composição quartzosienítica, cortando a rocha anfibolítica. Observar a invasão de material granítico nos planos de foliação do anfibolito. (f) Granito róseo, quartzo-sienítico, granulação média a grossa, levemente foliado. 108 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia médios com tendência ao estiramento e, em geral, com extinção ondulatória. Observa-se a presença de biotita marrom (cerca de 5%) e traços de zirconita e turmalina verde escura. Finos veios de quartzo cortam a rocha. Granitóide branco-acinzentado, de composição quartzo-monzonítica, localmente enriquecido em turmalina preta, acompanhado de intensa geração de veios de quartzo, encontrando-se turmalina tanto no granito quanto nos veios (Figura 8c). Trata-se da mesma rocha anteriormente descrita só que com percentual muito elevado de turmalina e de veios de quartzo, denotando intensa participação de fluidos hidrotermais, ricos em voláteis. Todos os granitos acima relacionados foram afetados por deformação rúptil-dúctil leve a moderada e exibem alteração hidrotermal dominantemente fissural, embora pervasiva. Além dos granitóides, são também observadas intrusões pegmatíticas nos testemunhos de sondagem, com composição muito similar à do granitóide róseo (Figura 8d). Rochas Gnáissicas a Sillimanita e Granada (granito deformado e hidrotermalizado) Essas rochas não exibem relações claras de contato com os demais granitóides do Alvo GT46, nem com os anfibolitos. Trata-se de rocha com foliação muito bem desenvolvida e bandamento gnáissico, constituída por arranjo granoblástico de microclínio e quartzo, ambos bem orientados e com extinção ondulatória. Nessa massa quartzo-feldspática encontram-se cristais finos, alongados, fortemente orientados de sillimanita, por vezes formando bandas e porfirobastos orientados de granada poiquiloblástica (Figura 8e). As características texturais e mineralógicas dessas rochas são sugestivas de que o protólito tenha sido o granitóide quartzo-monzonítico acima descrito, submetido a deformação e metamorfismo de grau médio a alto. Soleiras e Diques Doleríticos Estas rochas intrudem os anfibolitos e se destacam pela coloração escura, pela textura afanítica, porfirítica e glomeroporfirítica (figuras 8f e 9a), pela ausência total de deformação e por cortarem a foliação dos anfibolitos, evidenciando seu caráter tardio na história tectono-deformacional da área. Os fenocristais e aglomerados de fenocristais são de plagioclásio, de formato ripiforme, centimétricos, imersos em matriz afanítica de coloração verde escura (Figura 9b). Ao microscópio observa-se a presença de fenocristais, em geral zonados de Ca-plagioclásio do tipo labradorita, geminados albita/carlsbad, límpidos a levemente suassuritizados. A massa de fundo tem composição basáltica, com textura intergranular. Finas ripas de plagioclásio imersas em meio a cristais de clinopiroxênio, parcial a totalmente uralitizados e cloritizados. Observa-se a presença de cristais esqueletais de ilmenita, parcialmente leucoxenizados. Trata-se de rocha intrusiva rasa, de composição gabróica (diabásio porfirítico). Os corpos intrusivos mais espessos desenvolvem bordas de resfriamento centimétricas, no contato com as rochas encaixantes. Parte dessas rochas, apesar de tardias e não deformadas, foram submetidas a eventos de transformação hidrotermal, com anfibolitização e cloritização parcial de piroxênio e leve saussuritização de plagioclásio. Formações Ferríferas As formações ferríferas ocorrem intercaladas no pacote anfibolítico. Essas rochas possuem bandamento centimétrico (2 a 5 cm de espessura) muito expressivo, cosntituído pela presença de bandas claras ricas em quartzo, alternadas com bandas escuras ricas em magnetita (Figura 9c). O bandamento é regular e podem ser observadas feições deformacionais na rocha (dobramentos), por meio da geometria do bandamento. Nas proximidades das intrusões graníticas as formações ferríferas desenvolvem mineralogia metamórfica de contato, com o aparecimento de anfibólio grunerítico, claramente desenvolvido às expensas da reação da magnetita com o quartzo. Discussão Com base nas observações de campo e estudos petrográficos das rochas do Alvo GT46/Cinzento, as seguintes conclusões podem ser alcançadas: • A deformação no âmbito do Alvo GT46 é heterogênea, com rochas altamente cisalhadas e milonitizadas envolvendo pods com texturas primárias ainda preservadas. • O estudo dos pods revela protólitos ígneos plutônicos (gabróicos/dioríticos) e vulcânicos (basaltos e basaltos andesíticos). Além destas rochas ígneas, ocorrem sedimentos vulcanoquímicos do tipo BIF. • Processos de deformação, metamorfismo e alteração hidrotermal afetaram, de forma pervasiva, todas as rochas. Todas foram transformadas, com o desenvolvimento de minerais da fácies anfibolito e posterior re-equilíbrio, incipiente e localizado, para a fácies xisto verde. Os processos hidrotermais atuaram com maior intensidade nas rochas mais deformadas. • Presença de atividade granítica intrusiva nas rochas supracitadas, com apófises invadindo os planos de xistosidade e veios de pegmatitos diversos. • A atividade granítica tem composição variando desde monzogranítica até quartzo sienítica. 109 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás (a) (b) (c) (d) (e) (f) Figura 8 (a) Fácies porfirítica de granito róseo. (b) Granito cinzento, isotrópico a levemente foliado, invadindo anfibolito. (c) Granitóide cinzento, rico em turmalina preta (schorlita). (d) Detalhe de pegmatito de granitóde róseo invadindo a rocha anfibolítica foliada. Observar o desenvolvimento de molibdenita na zona de contato. (e) Fotomicrografia (LP, 50×) de granitóide cinzento, milonitizado, fortemente foliado, com desenvolvimento de sillimanita e granada. (f) Aspecto macroscópico de dique de diabásio porfirítico a plagioclásio. 110 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia (a) (b) (c) Figura 9 (a) Aspecto macroscópico das bordas de dique de diabásio porfirítico a plagioclásio. A textura afanítica, homogênea, revela tratar-se de margem resfriada. (b) Fotomicrografia (N × , 100 × ) de diabásio porfirítico. Fenocristais de plagioclásio em massa basáltica de fundo. (c) Formação ferrífera bandada (BIF), fácies óxido, dobrada. • Desenvolvimento de auréolas de metamorfismo de contato, ricas em granada, nas rochas anfibolíticas próximas aos granitos. • Os cristais de granada são em geral porfirobásticos, com formato tabular ou com estrutura rotacional (snowball) apontando para geração controlada pelo calor e pelo movimento da colocação do granito. • A presença, nessas auréolas termais, de veios de quartzo ricos em granada (com ou sem turmalina associada), aponta para a participação de fases fluidas no processo de crescimento de granada. • Registro de granitóide rico em granada e sillimanita, resultante da deformação e metamorfismo das rochas graníticas. O granitóide encontra-se no eixo de zona de cisalhamento. • As rochas anfibolíticas resultaram de evento metamórfico com temperaturas da fácies anfibolito, o qual transformou protólitos ígneos de natureza plutônica (gabros/dioritos), vulcânica (basaltos, basaltos andesíticos) e vulcano-exalativas (BIF). • Nas formações ferríferas o efeito desse evento é marcado pelo desenvolvimento de grunerita como resultado da reação quartzo + magnetita. 111 • Nos anfibolitos mais intensamente mineralizados observa-se a transformação parcial ou total de anfibólio (do tipo hornblenda) em Fe-anfibólio do tipo cummingtonita. • Fluidos hidrotermais tardios promoveram localmente o re-equilíbrio das paragêneses metamórficas da fácies anfibolito para a fácies xisto verde, com as seguintes reações: (a) transformação de anfibólio do tipo hornblenda em actinolita ou em clorita; (b) cloritização incipiente de granada e biotita; (c) saussuritização de plagioclásio; (d) silicificação, sericitização, carbonatização e geração de albita nos granitos. • Presença de rocha não deformada, de composição gabróica, formando soleiras e diques de colocação tardia, com margens resfriadas e núcleos porfiríticos em matriz afanítica a fanerítica muito fina. Soleiras e diques orientam-se aproximadamente na direção NS. Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás Litogeoquímica Tomando como base os estudos petrográficos realizados nas amostras representativas das diferentes rochas do Alvo GT46 (vide seção sobre a Petrografia das rochas e do minério), foram selecionadas 63 amostras para estudos litogeoquímicos. As amostras foram enviadas para o Laboratório ACME, em Goiânia, onde foram submetidas a britagem e moagem abaixo de 250#. Posteriormente, sofreram digestão multiácida como parte dos procedimentos analíticos. Os óxidos dos elementos maiores (SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, Cr2O3, MnO, MgO, CaO, Na2O, K2O, P2O5) foram analisados por ICP-ES, enquanto os elementostraço (K, Ba, Rb, Sr, Cs, Li, Ga, Ta, Nb, Hf, Zr, Ti, Y, Th, U, Cr, Ni, Co, Sc, V, Cu, Pb, Zn, Bi, Cd, In, Sn, W, Mo, F, Cl, Br, I, B, Be, Ru, Rh, Pd, Ag, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, S, As, Se, Sb, Te, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) foram analisados por ICP-MS. Os dados foram organizados e tratados em planilhas Excel e no software MINPET, versão 2.02. Rochas Anfibolíticas com Textura Reliquiar Como descrito na seção de Petrografia, em meio aos anfibolitos foliados e hidrotermalizados do Alvo GT46, ocorrem pods de rochas menos deformadas nas quais ainda é possível observar a presença de texturas primárias reliquiares (ofítica/subofítica). Essas rochas gradam, por deformação, para as rochas anfibolíticas comuns da área e, em consequência disso, são aqui interpretadas como protólitos dos anfibolitos. Muito embora tenham sido localmente preservadas da deformação, estas rochas mostram-se, tanto na observação macroscópica quanto microscópica, afetadas pelos processos metamórfico-metassomáticos que atingiram a área como um todo. Indiscutivelmente, a foliação incipiente tornou-as menos vulneráveis às transformações decorrentes da interação com os fluidos metamórficohidrotermais em comparação com os demais anfibolitos. Dessa forma, admite-se que a composição química dessas rochas, com texturas originais preservadas, seja a mais próxima possível da composição química original. Na população de amostras enviadas para análise química de rocha total, foram selecionadas 10 amostras dessas rochas. O tratamento litogeoquímico dos dados revela as seguintes características: • São rochas de natureza subalcalina, de composição equivalente à basáltica, muito embora do ponto de vista textural elas sejam plutônicas e subvulcânicas (gabróicas a gabro-dioríticas e basáltico-andesíticas figuras 10a e 10b). • A composição mineralógica normativa (CIPW) revela supersaturação em sílica, com quartzo e hiperstênio normativos, e ausência de olivina normativa (Figura 10c). • O magma-fonte tem afinidade toleítica, conforme pode ser observado tanto no diagrama AFM (Figura 10d) quanto no diagrama catiônico de Jensen (Figura 10e). • No que diz respeito aos elementos traço de comportamento compatível, observa-se crescimento contínuo dos valores de Ni e Cr, paralelamente a MgO, evidenciando o fracionamento ocorrido na evolução do magma (figuras 11a e 11b). Quanto aos elementos terras raras, observa-se padrão plano no diagrama rocha/condrito (Figura 12a), com enriquecimento da ordem de 10× condrito. As razões (La/ Sm)cn e (Gd/Yb)cn situam-se em torno de 1. Situação similar é observada no diagrama rocha/manto primitivo (Figura 12b), no qual as rochas configuram padrão igualmente plano, com enriquecimento levemente inferior a 10× manto primitivo. Considerando que essas rochas são as menos deformadas e menos modificadas pelos processos secundários que afetaram a área, seu quimismo poderia eventualmente revelar seu ambiente geodinâmico de formação. Dessa forma, foram construídos alguns diagramas, utilizando-se preferencialmente elementos de baixa mobilidade geoquímica, na tentativa de estabelecer discussão sobre esse tema. Nos diagramas das figuras 12c e (d) (Nb/Yb versus Th/Yb) e 13a (Ta/Yb versus Th/Yb) observa-se que as rochas gabróicas com textura reliquiar do Alvo GT46 plotam no campo referente a rochas geradas em ambientes de subducção, mais especificamente em arcos de ilha, muito embora nas proximidades do campo de plote de rochas geradas em margens continentais ativas. No diagrama da Figura 13b (Ti/1000 versus V) e no diagrama TiO2 × MnO*10 × P2O5*10 (Figura 13c) observa-se, mais uma vez, que as rochas plotam no campo destinado a rochas geradas em ambientes de subducção, muito embora nesses diagramas o campo de plote mostre superposição com ambientes do tipo extensionais (bacias oceânicas). Entretanto, no diagrama da Figura 13d (Zr versus Zr/Y) as rochas com textura reliquiar plotam exclusivamente no campo das rochas de arcos magmáticos. Quando observamos o comportamento dos elementos traço, vemos, mais uma vez, que as características de rochas de ambiente de subducção estão presentes. No spider-diagrama rocha/MORB (Figura 13e) observa-se forte enriquecimento dos elementos incompatíveis mais móveis, característica comum a rochas de ambientes de 112 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia (a) (b) (c) (d) (e) Figura 10 (a) Rochas anfibolíticas com textura reliquiar no diagrama TAS. Linha divisória entre os campos alcalino e subalcalino de acordo com Kuno (1968). (b) Rochas anfibolíticas com textura reliquiar, no diagrama classificatório Nb/Y versus Zr/(TiO 2*10-4). (c) Diagrama baseado nos percentuais normativos de Q, Ol e Hy (Thompson 1984), mostrando a supersaturação em sílica (Q + Hy normativos) das rochas gabróicas do Alvo GT46. (d) Rochas anfibolíticas com textura reliquiar no diagrama AFM. Campos de acordo com Kuno (1968). (e) Campo de concentração das rochas gabróicas do Alvo GT46 no diagrama catiônico de Jensen (1976). 113 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás Figura 11 (a) Diagrama MgO × Ni. (b) Diagrama MgO × Cr das rochas anfibolíticas com textura reliquiar. subducção. No spider-diagrama rocha/manto primitivo (Figura 13f) observa-se as anomalias negativas de Nb e de Zr, típicas de rochas geradas em ambientes de subducção. Rochas Anfibolíticas sem Textura Reliquiar Os anfibolitos mais comuns na área do Alvo GT46 são rochas de textura granonematoblástica, constituídas de anfibólios prismáticos do tipo hornblenda e plagioclásio, com quantidades variáveis de biotita. Nessas rochas observa-se a presença de ilmenita como mineral acessório e substituições retrometamórficas de anfibólio e biotita para clorita e de plagioclásio para saussurita. Os sulfetos de cobre (calcopirita e bornita) nesses anfibolitos ocorrem em quantidades subordinadas (traços) e, localmente, com concentrações da ordem de até 5%, principalmente em fraturas. Os processos metamórfico-metassomáticos e deformacionais transformaram, em diferentes graus de intensidade, esses anfibolitos comuns em rochas com diferentes aspectos texturais e mineralógicos. Ocorrem desde rochas em que ainda se reconhece o protólito até rochas totalmente transformadas, as quais têm sido convencionalmente denominadas de hidrotermalitos na área de trabalho. Dentre as principais transformações hidrotermais observadas destacam-se: (a) substituição de hornblenda por anfibólio fibroso e acicular (anfibólio actinolítico); (b) substituição de hornblenda por clorita e/ou carbonato; (c) substituição de hornblenda por epidoto; (d) desenvolvimento de ferro-anfibólio fibroso cummingtonítico; (e) desenvolvimento de porfiroblastos de granada; (f) aparecimento de apatita, turmalina e allanita; (g) presença marcante de sulfetos de cobre, com predomínio de calcopirita, com bornita secundária e traços de covelita, calcocita e mais raramente molibdenita. Magnetita é mineral comumente presente na paragênese sulfetada. Comparado ao das rochas anfibolíticas com texturas reliquiares, anteriormente descritas, o quimismo dessas rochas revela as transformações decorrentes da sua maior interação com os fluidos hidrotermais. Tais transformações, confirmadas tanto pela química de rocha total quanto pela química mineral, já tinham sido previstas desde a descrição petrográfica das rochas, com destaque para: (i) aporte de potássio (metassomatismo potássico) evidenciado petrograficamente pelo desenvolvimento de biotita, sericita e pela substituição parcial a total de plagioclásio cálcico por feldspato alcalino; (ii) lixiviação de cálcio e aporte de sódio com a albitização de plagioclásio; (iii) aporte de elementos terras raras leves, denunciado pelo desenvolvimento de allanita em hidrotermalitos; (iv) aporte de boro, denunciado pelo desenvolvimento de turmalina; e (v) aporte de ferro, evidenciado pelo desenvolvimento de ferro anfibólio (anfibólio cumingtonítico) na zona mais fortemente hidrotermalizada (e mineralizada). O trend de metassomatismo férrico e potássico, acompanhado de lixiviação de cálcio, pode ser visto nos diagramas das figuras 14a a 14e nos quais se observa que os anfibolitos com texturas reliquiares são os mais pobres em potássio e os mais ricos em cálcio. À medida que esses anfibolitos vão se transformando naqueles denominados de hidrotermalitos, observa-se aumento dos teores de potássio e de ferro, acompanhado de descréscimo significativo nos valores de cálcio. 114 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia Figura 12 (a) Diagrama rocha/condrito e (b) diagrama rocha/manto primitivo das rochas anfibolíticas com textura reliquiar. (c) Diagrama Nb/Yb versus Th/Yb, modificado de Pearce e Peate (1995), mostrando o campo de plote de rochas de ambiente de arco e as de outros ambientes; (d) comportamento dos anfibolitos com textura reliquiar do Alvo GT46 no diagrama da figura (c). Legenda: BON (boninitos), LOTI (toleítos de arcos de ilha pobres em Ti), IAT (toleítos de arco de ilha), CAB (basaltos cálcio-alcalinos), BABB (basaltos de bacias de back-arc), E/N-MORB (basaltos MORB dos tipos E e N), NEB (basaltos de ilhas oceânicas ricos em Nb), DM (manto depletado). Sódio, por sua vez, apresenta comportamento diferenciado, com teores elevados nos anfibolitos ricos em allanita, revelando o metassomatismo sódico sofrido por essas rochas. À medida que se aproxima a zona mineralizada, observa-se diminuição drástica dos teores de Na e aumento significativo de potássio e ferro. Os resultados litogeoquímicos de elementos-traço das rochas mostram que as amostras menos intensamente hidrotermalizadas exibem comportamento muito similar ao observado em anfibolitos com texturas reliquiares preservadas. Entretanto, nos chamados hidrotermalitos, especialmente naqueles em que se observa a presença marcante de allanita hidrotermal, o padrão de terras raras muda significativamente. No diagrama rocha/condrito dessas rochas (Figura 15a) observa-se forte enriquecimento em terras raras leves com razões (La/Sm)cn muito superiores a 1, muito embora o espectro de terras raras pesadas mantenha-se similar ao das rochas menos hidrotermalizadas (razões (Ga/Yb)cn em torno de 1). Tal comportamento revela aporte de elementos terras raras leves, decorrente do processo metamórficometassomático que se reflete na mineralogia da rocha pelo desenvolvimento de allanita. As rochas mais fortemente hidrotermalizadas exibem constante anomalia negativa de Eu, revelando o papel lixiviador de cálcio exercido pelo fluido. A exemplo das rochas menos deformadas e menos hidrotermalizadas, os hidrotermalitos, quando normalizados em relação ao manto primitivo ou a MORB, em diagrama do tipo spider (figuras 15b e 15c), exibem características típicas de rochas geradas em ambientes de subducção tais como forte anomalia negativa de Nb e anomalias negativas mais discretas dos demais elementos de alto campo de força (HSFE). Rochas Graníticas Como descrito na seção sobre Petrografia, foram observados diferentes tipos composicionais de granitos na área do Alvo GT46: os granitos róseos de composição álcali feldspato granítica e granítica, os granitóides cin- 115 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás (a) (c) (b) (d) (e) (f) Figura 13 (a) Diagrama Ta/Yb versus Th/Yb, modificado de Pearce (1982), mostrando a natureza toleítica de arco insular das rochas gabróicas do Alvo GT46. Simbologia: campo redondo (arco insular), seta (margem continental ativa). Legenda: Th (toleítos), CA (cálcio-alcalinas), MORB (basaltos de cadeia meso-oceânica), WPB (basaltos intra-placa). (b) Diagrama Ti/1000 versus V (Shervais, 1982) das rochas anfibolíticas com textura reliquiar, mostrando a natureza transicional ArcoMORB. (c) Rochas anfibolíticas com textura reliquiar no diagrama TiO2 MnO*10 P2O5*10 (Mullen, 1983). (d) Diagrama binário Zr versus Zr/Y das rochas anfibolíticas com textura reliquiar. (e) Spider-diagrama rocha-MORB mostrando o enriquecimento das rochas gabróicas do Alvo GT46 em elementos mais móveis. (f) Diagrama rocha/manto primitivo das rochas anfibolíticas com textura reliquiar mostrando as anomalias negativas de Nb e Zr. 116 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Legenda: • • • • Anfibolitos com textura reliquiar (quadrados); Anfibolitos comuns (diamantes); Anfibolitos com allanita e turmalina (triângulos); Anfibolitos granadíferos fortemente mineralizados (semicírculos). As setas indicam o trend de alteração. Figura 14 (a) Diagrama Zr/Ti versus K2O. (b) Diagrama Zr/Ti versus Na2O. (c) Diagrama Zr/Ti versus CaO. (d) diagrama CaO versus K2O/(K2O+Na2O). (e) Diagrama FeOT versus K2O. 117 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás zentos de composição quartzo-monzonítica a granítica, os granitóides cinzentos ricos em turmalina e os granitóides cinzentos milonitizados, com crescimento de sillimanita e granada. O objetivo do estudo litogeoquímico dessas rochas foi verificar a tipologia, as relações de cogeneticidade entre os diferentes tipos composicionais, a assinatura geoquímica e o provável ambiente geotectônico de formação. Plotadas no diagrama SiO2 versus (Na2O + K2O), as análises químicas de rocha total revelaram natureza subalcalina para os granitos (Figura 16a). No diagrama de Peacock (1931), observa-se que essas rochas se classificam como cálcicas (Figura 16b) e, no diagrama AFM (Irvine e Baragar 1971), essas rochas descrevem a parte evoluída de um trend cálcio-alcalino (Figura 16c). A representação dos granitos do Alvo GT46 foi muito prejudi- ( ) ( ) ( ) Figura 15 (a) Diagrama rocha/condrito. (b) Diagrama do tipo spider rocha/manto primitivo. Símbolos: anfibolitos hidrotermalizados, ricos em allanita (triângulo lilás) e anfibolitos granadíferos (semi-círculos azuis). (c) Diagrama do tipo spider rocha/MORB. Todos relativos a anfibolitos hidrotermalizados ricos em allanita (triângulos) e anfibolitos granadíferos (semi-círculos). cada pela ausência de afloramentos e pela escassez de material nos testemunhos de sondagem. Os dados aqui discutidos foram obtidos basicamente em amostras de apófises desses granitóides. Nos diagramas de discriminação de ambiente geotectônico de formação (Pearce et al. 1984) os granitóides do Alvo GT46 plotam no campo dos granitóides sin-colisionais de arcos vulcânicos (figura 16d). A assinatura de arco se repete no diagrama ternário Hf-(Rb/10)-(Ta*3) (Figura 17a, Harris et al. 1986), no qual as rochas graníticas do Alvo GT46 caem no campo dos granitóides de arcos vulcânicos. O spider-diagrama desses granitos, normalizado em relação a MORB, mostra também características que permitem compará-los com granitóides cálcio-alcalinos de arcos continentais (figuras 17b). Vale a pena ressaltar a anomalia negativa de Nb exibida por essas rochas, típica de magmas gerados em ambientes de subducção. Diante dessas evidências, tudo parece apontar para ambiente do tipo arco para a geração dos granitóides do Alvo GT46. No que diz respeito aos granitóides deformados, moderadamente a fortemente milonitizados, com o desenvolvimento de granada e sillimanita, presentes no Alvo GT46, a questão que se coloca é quanto à relação de 118 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Figura 16 Diagrama das rochas graníticas do Alvo GT46. (a) TAS (Total de álcalis versus SiO2). (b) Peacock (1931). (c) AFM. (d) Pearce et al. (1984), Rb versus (Y+Nb). (e) Pearce et al. (1984), Nb versus Y. Símbolos: Granitos róseos (em preto), granitóides cinzentos (em cinza). 119 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás Figura 17 (a) Rochas graníticas do Alvo GT46 no diagrama Hf-(Rb/10)-(Ta*3), proposto por Harris et al. (1986). (b) Comparação do padrão desenvolvido pelas rochas graníticas do Alvo GT46 em diagrama do tipo spider normalizado em relação ao MORB (em azul), com o padrão desenvolvido no mesmo diagrama por granitóides e rochas vulcânicas cálcioalcalinas de diferentes segmentos da Cadeia Andina (Winter, 2001). Siglas: NVZ (Northern Volcanic Zone), CVZ (Central Volcanic Zone), SVZ (Southern Volcanic Zone). (c) Diagrama rocha/condrito comparativo do padrão de ETR dos granitos róseos (círculos) e dos granitóides granadíferos (losangos). (d) Diagrama do tipo spider, normalizado em relação a MORB, incluindo os granitóides granadíferos (losangos) e os demais granitóides do Alvo GT46. Observar que todos descrevem o mesmo padrão. co-geneticidade dessas rochas com os demais granitóides da área. Com o objetivo de responder essa questão, foram construídos alguns diagramas litogeoquímicos (figuras 17c e 17d), cujos padrões revelam forte similaridade entre essas rochas e os demais granitóides, permitindo que se conclua que os granitóides granadíferos com sillimanita possam ser decorrentes de transformações metamórfico-deformacionais dos granitóides cinzentos e róseos. Diques Máficos Como descrito na seção de Petrografia, vários diques máficos, isotrópicos (não afetados pela deformação) foram observados, cortando as diferentes rochas do Alvo GT46. Essas rochas exibem, comumente, textura porfirítica e mais raramente glomeroporfirítica, com cristais de Ca-plagioclásio, imersos em massa afanítica de fundo, de composição basáltica. Observou-se ao microscópio que a massa de fundo encontra-se hidrotermalmente 120 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia Figura 18 (a) Diques máficos do Alvo GT46 no diagrama TAS (Total de álcalis versus sílica) com a curva proposta por Irvine e Baragar (1971). (b) Diques máficos do Alvo GT46 no diagrama Nb/Y versus Zr/(TiO 2*0.001). (c) Amostras de diques máficos do Alvo GT46 no diagrama AFM (Kuno 1968). transformada, com geração de clorita e epidoto a partir de piroxênio e saussuritização leve dos fenocristais de plagioclásio. Devido à presença constante de fenocristais, optouse pelas amostras de natureza mais afanítica, pobres em fenocristais, e pelas amostras das bordas resfriadas dos diques, para fins de estudos litogeoquímicos. As análises químicas de rocha total revelaram magma-fonte de natureza sub-alcalina (figuras 18a e 18b) e assinatura toleítica (Figura 18c). Do ponto de vista da ambiência geotectônica de formação, as evidências são favoráveis a magmatismo basáltico de ambiente intra-placa continental, a exemplo de: • padrão de ETR, normalizado a condrito, extremamente similar aos de diques basálticos de ambientes intraplaca continentais de outras partes do mundo (figura 19); • padrão no diagrama do tipo spider, normalizado em relação a MORB (figura 20), igualmente similar aos padrões obtidos em outros basaltos de ambiente intraplaca continental; • plote no campo WPB (within plate basalts) no diagrama binário Zr versus Zr/Ti e nos diagramas ternários Zr/4 × (2Nb) × Y e Zr × (Ti/100) × 3Y, tal como exemplificado nas figuras 21a e 21b. A geração desses diques parece ter sido o último evento magmático da região, posterior à geração e deformação da seqüência metavulcano-sedimentar e, também, à geração e colocação dos granitóides. São, portanto, as rochas intrusivas mais jovens encontradas na Província Carajás, normalmente encaixadas em fraturas de direção NS. A idade de intrusões similares e provavelmente cronocorrelatas, foi determinada pelo método Rb-Sr, tendo sido obtida a idade de 553±32 Ma (Cordani et al., 1984). 121 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás (a) (c) (b) (d) Figura 19 Padrão rocha/condrito dos diques máficos do Alvo GT46 (a), comparado ao padrão de rochas similares em outras partes do mundo (b). Fonte da figura 63b: Winter (2001). Figura 20 Padrão definido pelos diques máficos do Alvo GT46, no diagrama do tipo spider normalizado em relação a MORB (a), comparado ao padrão obtido em rochas similares de outras partes do mundo (b). Fonte da figura 64b: Winter (2001). Figura 21 (a) Diques máficos do Alvo GT46 no campo dos basaltos de ambientes intraplacas, no diagrama Zr versus Zr/Y (Pearce e Norry 1979). (b) Diques máficos do Alvo GT46 no campo dos basaltos de ambientes intraplacas, no diagrama ternário Zr (Ti/100) Zr/Y, proposto por Pearce e Cann (1973). 122 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia Química Mineral Com base nos estudos petrográficos, foram selecionadas amostras para análises de química mineral, visando o melhor entendimento das transformações metamórfico-hidrotermais e, eventualmente, a definição das condições de T e P atuantes durante o metamorfismo. As análises foram realizadas no Laboratório de Microssonda Eletrônica da Universidade de São Paulo, utilizando equipamento de fabricação JEOL. Durante as análises foi utilizada aceleração de 15 kV, a corrente foi mantida em 20 nA e o diâmetro do feixe foi l µm para todos os minerais, com exceção de plagioclásio, para o qual utilizou-se feixe com diâmetro de 5 µm e tempo de exposição de 10 s. A calibragem foi feita utilizando-se padrões tanto naturais quanto sintéticos. Os minerais analisados foram: anfibólio, plagioclásio, mica (biotita), granada, turmalina, espinélio (magnetita), allanita e clinopiroxênio. Considerando a classificação de Leake et al. (1997), os anfibólios das rochas menos hidrotermalizadas pertencem ao grupo dos anfibólios cálcicos, enquanto aqueles dos hidrotermalitos pertencem ao grupo Mg-Fe-Mn-Li, como ilustrado a seguir (Figura 22). Considerando a atual nomenclatura de anfibólios (Leake et al. 1997), os anfibólios cálcicos, monoclínicos, possuem as seguintes características gerais: (Ca + Na)B ≥ 1,0; 1,5 ≥ NaB ≥ 0,50; CaB ≥ 1,50. Nos anfibolitos do Alvo GT46 foram encontrados dois grupos de anfibólios cálcicos: (a) um grupo em que CaB ≥ 1,50; (Na + K)A < 0,50; CaA < 0,50 (figuras 23 e 24); (b) outro grupo no qual CaB ≥ 1,50; (Na + K)A ≥ 0,50; Ti < 0,50 (figuras 25 e 26). Ao primeiro grupo pertencem Fe-tschermakita, Fe-hornblenda, Mg-hornblenda, Fe-actinolita e actinolita. No segundo grupo estão Fe-edenita e Fe-pargasita. Na Tabela 1 os anfibólios presentes nas rochas do Alvo GT46 estão agrupados de acordo com essa nova nomenclatura. Química Mineral de Anfibólios Na Tabela 1 encontram-se os valores da composição química obtida para os anfibólios presentes nas rochas anfibolíticas do Alvo GT46. A fórmula padrão dos anfibólios AB2VIC5IVT8O22(OH)2 foi calculada com base em 23 átomos de O, considerando que os halógenos não foram quantificados na análise. Quanto ao ferro, o cálculo da quantidade catiônica de Fe 3+ foi feito adotando-se a média dos cálculos de ferro férrico mínimo (15eNK) e máximo (13CNK), tal como proposto por Schumacher (1991). No estudo petrográfico observou-se que nas rochas plutônicas e vulcânicas menos hidrotermalizadas e com texturas reliquiares, os anfibólios são de cor verde a verde-azulada. Em geral os núcleos são mais verdes a as bordas com tonalidade verde azulada. Esses anfibólios foram descritos petrograficamente como do tipo hornblenda (os núcleos) e como actinolita/ferroactinolita (as bordas). Nas rochas onde o grau de transformação hidrotermal foi mais intenso (hidrotermalitos), os anfibólios são drasticamente distintos, em geral de coloração verde clara a incolor, por vezes com maclas polissintéticas de geminação, ou seja, com feições típicas de Fe-anfibólios do tipo grunerita-cummingtonita. As análises de química mineral confirmaram e detalharam as observações petrográficas, tendo sido individualizados dois grupos distintos de anfibólios, de acordo com a natureza da rocha portadora. Figura 22 Diagrama (Na + Ca)B vs. Na (B) discriminante dos quatro grandes grupos de anfibólios (Leake 1978). Anfibólios cálcicos em azul e do tipo Fe-Mg-Mn-Li em magenta. Tabela 1 Diferentes grupos de anfibólios cálcicos encontrados nas rochas do Alvo GT46. 123 Anfibólios Cálcicos do Grupo 1 Fe-Tschermakita Fe-Hornblenda Actinolita Mg-Hornblenda Fe-Actinolita Anfibólios Cálcicos do Grupo 2 Fe-Edenita Fe-Pargasita Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás Figura 23 Diagrama classificatório de anfibólios cálcicos com (Ca + Na)B ≥ 1,0; 1,50 > NaB > 0,50; CaB ≥ 1,50 (Leake et al. 1997). Figura 24 Anfibólios dos anfibolitos do Alvo GT46 no diagrama classificatório de Leake et al. (1997). Núcleos em azul e bordas em magenta. Figura 25 Diagrama de Leake et al. (1997) classificatório de anfibólios cálcicos com CaB ≥ 1,5; (Na + K)A ≥ 0,50; Ti <0,50. Vale à pena observar que a composição dos núcleos varia entre Mg e Fe-hornblendas e que as bordas são predominantemente actinolíticas e Feactinolíticas. Nas rochas anfibolíticas mais intensamente afetadas pela ação de fluidos hidrotermais (hidrotermalitos), os anfibólios (conforme descrito na seção de Petrografia) são distintos em relação aos anfibólios dos anfibolitos comuns da área, mostrando-se em geral incolores a verde claros, com maclas de geminação e aspecto fibroso. A química mineral revelou que esses minerais pertencem ao grupo dos Mg-Fe-Mn-Li anfibólios e que têm composição cummingtonítica (figuras 27 e 28). 124 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia Figura 26 Anfibólios cálcicos do grupo 2, presentes nas rochas anfibolíticas do Alvo GT46. Núcleos em azul e bordas em magenta. O crescimento de Fe-anfibólios nas bordas dos anfibólios cálcicos é mais uma das evidências de que esses anfibolitos sofreram aporte de fluidos ricos em ferro (metassomatismo férrico). É justamente nesses anfibolitos ricos em cummingtonita que se encontram as maiores concentrações de magnetita. A interação das rochas com os fluidos hidrotermais tardios (pós-metamórficos), parece ter sido também responsável pela transformação das bordas dos anfibólios do tipo hornblenda em anfibólios de mais baixas condições de P e T (anfibólios actinolíticos), além do desenvolvimento de clorita e de epidoto nas rochas, ou seja, do desenvolvimento de paragêneses da fácies xisto verde superimpostas a paragêneses da fácies anfibolito. Essas transformações podem ser exemplificadas pela reação abaixo: Figura 27. Diagrama de Leake et al. (1997) classificatório de ferro anfibólios, pertencentes ao Grupo Mg-Fe-Mn-Li (Ca + NaB) < 1,0; (Mg, Fe2+, Mn, Mi)B ≥ 0; Li < 1,0. Figura 28. Ferro anfibólios monoclínicos, presentes em bordas de anfibólios cálcicos de anfibolitos fortemente hidrotermalizados do Alvo GT46. 25Ca2MF3Al4Si6O22(OH)2 + 44H2O ó hornblenda tschermakítica fluido Ca2MF5Si8O22(OH)2 + 7MF10Al4Si6O20(OH)16 + 28SiO3 + 22Ca2Al3Si3O12(OH) actinolita clorita quartzo Uma das evidências mais convincentes de que as bordas dos anfibólios foram re-equilibradas em condições de P e T mais baixas é o comportamento observado no diagrama Al4 versus (Na+K)A (Figura 29). Considerando que os conteúdos de Al Total quanto de Al4 dos anfibólios aumentam com a elevação das condições de temperatura e pressão durante o metamorfismo (Kostyuk e Sobolev, 1969) e que (Na+K) na posição A (álcalis edeníticos) também aumentam com o grau metamórfico (Engel e Engel, 1962; Kostyuk e Sobolev, 1969; Bard, 1970), o comportamento dos núcleos e bordas dos anfibólios do Alvo GT46, observado na Figura 29, associado à presença de clorita e epidoto nas rochas, pode ser interpretado como evidência de re-equilíbrio dessas rochas para a fácies xisto verde em resposta à interação com fluidos mais frios. Al-epidoto Figura 29 Variação de Al4 versus (Na + K)A nos anfibólios cálcicos de rochas anfibolíticas do Alvo GT46. Núcleos (azul); bordas (magenta). 125 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás Observadas as razões Al4 versus (Na+K)A dos anfibólios, fica claro que os núcleos dos anfibólios cálcicos se formaram em condições mais elevadas de P e T, quando comparados aos anfibólios cálcicos presentes nas bordas. Esse fato parece sinalizar com a existência de duas gerações de anfibólios nas rochas anfibolíticas do Alvo GT46: (i) anfibólios exclusivamente cálcicos de primeira geração, atualmente nos núcleos, gerados em regimes de mais altas condições de T; e (ii) anfibólios de segunda geração, pertencentes ao grupo dos anfibólios cálcicos e também ao grupo dos Fe-Mg-Mn-Li anfibólios, formando grãos individualizados ou desenvolvidos nas bordas dos Ca-anfibólios, claramente substituindo-os. Esses anfibólios de segunda geração parecem ter sido formados em resposta à interação dos anfibólios de primeira geração com fluidos hidrotermais tardios. De acordo com Leake (1965), a razão Al 4 / (Al6+Ti+Fe3+) reflete as condições de pressão nas quais os anfibólios foram gerados. De acordo com esse princípio, os anfibólios do Alvo GT46, tanto os de primeira geração quanto os de segunda geração cristalizaram em condições de pressão baixa a moderada, inferior a 4 kb (Figura 30). Em resumo, os anfibólios dos anfibolitos do Alvo GT46 possuem teores significativos de cloro e de flúor, apontando para fluidos hidrotermais de alta salinidade. Os núcleos dos anfibólios cálcicos analisados mostraram composições variando entre ferro-tschermakita, ferrohornblenda e ferro-pargasita, enquanto as bordas mostraram composições variando entre Fe-edenita, actinolita e Fe-actinolita. Os anfibólios do grupo Mg-Fe-Mn, presentes nos hidrotermalitos, são de composição cummingtonítica e nas formações ferríferas são gruneríticos. Química Mineral Feldspatos A análise de plagioclásio das rochas máficas que foram menos afetadas pela ação dos fluidos hidrotermais revela composições variando de andesina An33Ab66Or1.0 (na porção central dos grãos) a oligoclásio An15.8Ab83.8Or0.4 (nas bordas) (Figura 31). Nos hidrotermalitos, observa-se o desenvolvimento de albita límpida An6.6Ab92.6Or0.8 nas bordas dos grãos. Nos diques de diabásio, o plagioclásio é de composição cálcica, labradorítico, com teores de anortita variando muito pouco em torno de 66% e teores de albita variando em torno de 34%. Como descrito na Petrografia, nas rochas em que houve aporte de fluidos metassomáticos, ricos em potássio, observou-se a presença de feldspato alcalino, rico em molécula de ortoclásio, conforme representado na Figura 31. Figura 30 Variação de Al4 versus (Al6+Ti+Fe3) mostrando que os anfibólios foram gerados sob regime de baixa pressão Figura 31 Diagrama Ab-Or-Na mostrando as variações composicionais dos diferentes feldspatos presentes nas rochas do Alvo GT46. Química Mineral Granada Foram analisadas grãos de granada presentes nos anfibolitos, nos veios de quartzo mineralizados e nos granitos. Os resultados foram muito homogêneos, com a granada em geral muito rica em moléculas de almandina (90,85 a 80,60 mol%) e pobre em moléculas de grossulária (0,5 a 5,5 mol%), piropo (2,2 a 9,6 mol%) e espessartina (1,9 a 10,8 mol%). As razões Fe/Mg da granada são muito distintas (Tabela 2). O pequeno espectro de variação observado em granada dos veios e dos granitos revela sistema essencialmente dominado pelo fluido. Entretanto, em granada dos anfibolitos observa-se largo espectro de variação da razão, apontando para sistema controlado pela rocha. 126 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia Essas granadas são em geral muito pobres em cálcio e, apesar dos valores serem em geral baixos, observa-se que os núcleos são levemente mais ricos em cálcio e mais pobres em magnésio, em relação às bordas (Figura 32), revelando essas granadas foram geradas sob temperaturas inferiores a 650oC. Tabela 2 Variação da razão Fe:Mg em granada de anfibolitos, granitos e veios de quartzo. Química Mineral de Clinopiroxênio Tipo de Rocha Razão Fe:Mg Anfibolitos Granitos Veios de quartzo 25,4 a 35,8 14,2 a 17,3 9,2 a 10,3 Análises de química mineral foram realizadas em clinopiroxênio presente nos diques máficos tardios, não deformados, de composição basáltica. O resultado corrobora a identificação petrográfica, tendo sido revelada composição augítica, conforme ilustrado no diagrama ternário da Figura 33. Outros Minerais Presentes nas Rochas do Alvo GT46 Os estudos de química mineral lograram também identificar alguns minerais-traço em amostras do Alvo GT46, os quais não foram adequadamente visualizados no estudo petrográfico, com destaque para: parisita Ca(Nd, Ce, La)2(CO3)3F2 xenotima (YPO4) thorita (Th, U)SiO4 larsenita (PbZnSiO4) cassiterita (SnO2) Figura 32 Diagrama XMg versus XCa em granada mostrando que os núcleos (em azul) são mais ricos em Ca e mais pobres em Mg que as bordas (em magenta) Metamorfismo As observações macroscópicas e o estudo petrográfico e de química mineral sinalizam com um evento metamórfico principal, de natureza dinamotermal, tendo afetado a seqüência plutono-vulcano-sedimentar no Alvo GT46. Esse evento teria sido responsável pelas transformações mineralógicas e texturais das rochas máficas e dos sedimentos vulcano-exalativos, com a geração de paragêneses metamórficas da fácies anfibolito (anfibólio+Ca-plagioclásio nas rochas de natureza gabróica/basáltica e quartzo+grunerita nas formações ferríferas). Concomitantemente a esse evento, teriam sido desenvolvidas estruturas (fabric) xistosas e gnáissicas hoje observadas nas rochas, com a predominância de texturas granonematoblásticas. A deformação não foi homogênea, tendo em vista a preservação de zonas não deformadas, com texturas relíquias dos protólitos ígneos. O desenvolvimento de porfiroblastos de granada nas rochas anfibolíticas, nas proximidades das apófises de rochas graníticas, permite supor que o crescimento desses cristais se deu em função do aporte de calor e da movimentação da intrusão das massas graníticas. Essa hipótese é corroborada pelas feições texturais observadas em granada, as quais apontam para crescimento sintectônico, ou seja, o metamorfismo ocorreu Figura 33 Piroxênio de diques máficos do Alvo GT46, no diagrama ternário classificatório com base nos percentuais de En, Wo e Fs. concomitantemente à deformação e à colocação de massas graníticas na seqüência plutono-vulcano-sedimentar. Com o objetivo de quantificar as condições de temperatura que atuaram nesse evento metamórfico, foram utilizados dois pares geotermométricos: o par anfibólioplagioclásio, e o par anfibólio-granada. 127 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás O geotermômetro anfibólio-plagioclásio (Blundy e Holland 1990, Holland e Blundy 1994), tem como base o conteúdo de Al4 de anfibólios cálcicos coexistentes com plagioclásio em rochas saturadas em sílica, visto que, tanto em sistemas naturais quanto experimentais, o conteúdo de Al dos anfibólios varia significativamente com a temperatura. O uso do geotermômetro nas rochas do Alvo GT46 foi feito tomando por base os núcleos dos anfibólios cálcicos (representantes do primeiro e principal evento metamórfico) e o núcleo do plagioclásio. Os resultados obtidos pelo método geotermométrico revelaram temperaturas variando entre 513º e 530ºC, ou seja, temperaturas da fácies anfibolito de metamorfismo. Como discutido na seção de Química Mineral, a relação Al4 versus (Al6+Fe3+Ti) aponta para condições de pressão inferiores a 4 kb atuantes durante o evento metamórfico,. Outro geotermômetro usado foi o proposto por Graham e Powell (1984), com base no par anfibóliogranada. Este geotermômetro baseia-se nas reações de troca de Fe e Mg entre granada e anfibólio através da seguinte relação: onde KD é calculado a partir dos parâmetros XMg e XFe da granada e do anfibólio, respectivamente, através da razão: O uso do geotermômetro nos anfibolitos granadíferos do Alvo GT46 se justifica com base na observação de que a granada cresceu durante o evento metamórfico principal (sin-deformacional), concomitantemente aos anfibólios cálcicos. Os cálculos efetuados revelam temperaturas da ordem 520ºC, ou seja, temperaturas da fácies anfibolito de metamorfismo, muito similares às encontradas com base no geotermômetro de Holland e Blundy (1994). Além do evento metamórfico principal, aqui denominado de M1, observa-se, por meio dos estudos petrográficos, a existência de um segundo evento transformador da mineralogia das rochas, de natureza essencialmente metamórfico-metassomática. O segundo evento (M2) atingiu as rochas do Alvo GT46 de forma heterogênea, tendo sido mais intenso nas rochas previamente cisalhadas e, consequentemente, mais susceptíveis à interação fluido-rocha. As principais transformações nas rochas decorrentes desse evento são: • substituição parcial a total de anfibólio por biotita; • substituição parcial a total de plagioclásio por Kfeldspato; • desenvolvimento de K-feldspato intersticial; • lixiviação de cálcio de plagioclásio; • aporte de ferro, com desenvolvimento de Feanfibólios; • aporte de ETRL, evidenciado pelo desenvolvimento de mineralogia acessória, com destaque para a presença marcante de allanita; • entrada de boro no sistema, evidenciada pelo desenvolvimento de cristais de turmalina do tipo chorlita. O metassomatismo de ferro teve como conseqüência a geração de Ca-anfibólios ricos em ferro (Fe-hornblenda, Fe-tschermakita, Fe-edenita) e também de anfibólio do grupo Fe-Mg-Mn-Li (cummingtonita), além do desenvolvimento expressivo de magnetita nas rochas anfibolíticas, principalmente nas mais fortemente hidrotermalizadas, e da geração de veios e bolsões de quartzo-magnetita. As relações texturais rocha-minério nas amostras mineralizadas não deixam dúvidas de que a mineralização foi trazida por esse fluido sendo, portanto, sua geração posterior ao evento metamórfico dinamotermal. A associação do minério com os anfibolitos ricos em Feanfibólios, em silicatos ricos em K (principalmente biotita) e em minerais acessórios ricos em ETRL (allanita) revela que os fluidos responsáveis pelo metasomatismo ferropotássico foram também responsáveis pela mineralização formada pela associação de sulfetos de cobre, óxidos de ferro e ouro (Cu-Fe-Au). Mineralização A observação de vários testemunhos de sondagem mineralizados do Alvo GT46, não deixa dúvidas quanto à associação intrínseca do minério com zonas de deformação rúptil-dúctil nas rochas anfibolíticas e de deformação rúptil a rúptil-dúctil nas rochas graníticas. A maior parte da mineralização se encontra em anfibolitos fortemente orientados, seja com textura granonematoblástica impressa pelos cristais de anfibólio, seja com textura granolepidoblástica impressa pelo desenvolvimento expressivo de biotita, às vezes constituindo o mineral essencial da encaixante imediata da mineralização. O minério ocorre quase sempre em morfologia venular (figuras 34a e b) nos anfibolitos foliados e a sua concentração aumenta à medida que o anfibolito (com ou sem granada) se transforma, por ação dos fluidos hidrotermais, em rocha rica em biotita + Fe-anfibólio (cummingtonita) + magnetita ± K-feldspato ± allanita ± 128 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia turmalina. Nas rochas altamente hidrotermalizadas (hidrotermalitos), o minério aparece preenchendo os planos de foliação da rocha, freqüentemente acompanhado de veios de quartzo (figuras 34c e d), e penetrando os planos de clivagem dos cristais de anfibólio (Figura 35a). O minério ocorre também maciço, associado a uma massa de magnetita na qual o sulfeto forma vênulas e bolsões (Figura 35b). Essas zonas onde a magnetita se encontra concentrada de forma anômala, associada a sulfetos, só são encontradas nos anfibolitos foliados e fortemente hidrotermalizados. De maneira geral, os anfibolitos com textura relíquia não se encontram mineralizados. Além dos anfibolitos, os granitos róseos estão também por vezes mineralizados, com finas vênulas de sulfetos de cobre (figuras 35c e d). Figura 34 (a) Vênulas de sulfetos de cobre (predomínio de calcopirita) na rocha anfibolítica. (b) Vênulas de quartzo e sulfetos de cobre, com magnetita associada, na rocha anfibolítica fortemente hidrotermalizada. (c) Veio de quartzo com sulfetos de cobre associados na rocha anfibolítica. (d) Veio de quartzo mineralizado na rocha anfibolítica granadífera. Notar a presença de ilhas de anfibolito granadífero em meio à massa quartzosa A mineralogia do minério consiste em calcopirita (sulfeto predominante), bornita e, secundariamente, covelita e calcocita. Os sulfetos estão constantemente acompanhados de magnetita, em grãos anédricos, subédricos e raramente euédricos, de tamanho fino a médio. As relações texturais entre magnetita e sulfetos mostram, claramente, que magnetita é a fase mais precoce, tendo sido posteriormente envolvida pelos sulfetos. É comum a pre- sença de ilhas de magnetita em meio à massa sulfetada (Figura 36a). Os sulfetos ocorrem nos interstícios da trama silicática, preenchendo planos de foliação e também invadindo planos de clivagem de anfibólio e mica. Entre os sulfetos, as relações texturais apontam calcopirita como a fase precoce, sucedida por bornita e, posteriormente, por calcocita e covelita (figuras 36b a d). 129 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás (b) (a) Figura 35 (a) Fotomicrografia mostrando calcopirita invadindo os planos de clivagem de anfibólio. Luz refletida, 250×. (b) Minério maciço, constituído por massa de magnetita com vênulas e bolsões de sulfetos de cobre. (c) Veio de magnetita com sulfeto de cobre no granito róseo (d) Veio de sulfeto de cobre, com magnetita subordinada, em granito róseo. Traços de sulfeto de molibdênio (molibdenita) são observados nas rochas anfibolíticas foliadas, estirado nos planos de foliação da rocha, sugerindo que seja anterior ou concomitante à deformação. Molibdenita ocorre também formando pequenas massas irregulares no anfibolito e na própria rocha granítica. A presença de molibdenita, sob a forma pequenas massas na rocha anfibolítica, está intrinsecamente relacionada à proximidade de injeções pegmatíticas de composição granítica (Figura 37), sugerindo que o pegmatito tenha trazido o sulfeto para as encaixantes. As relações texturais do minério com as rochas encaixantes apontam para colocação pós-metamórfica da mineralização. O fluido portador do minério teria aproveitado canais pré-existentes de percolação (zonas mais intensamente cisalhadas) e, dessa forma, estaria explicada a associação espacial que se observa: minério + rochas anfibolíticas fortemente orientadas ou minério + planos de fraturamento em rochas graníticas. Estudo de Inclusões Fluidas Visando definir a natureza da fonte dos fluidos que transportaram as mineralizações de Cu-Fe-Au do Alvo GT46, foram selecionadas algumas amostras representativas das diferentes situações observadas nos testemunhos de sondagem mineralizados do Alvo GT46. As análises de IF foram realizadas pelo Dr. Kazuo Fuzikawa e colaboradores, no Laboratório de Inclusões Fluidas do Centro de Desenvolvimento de Tecnologia Nuclear (CDTN), em Belo Horizonte. As amostras coletadas representam: • veios de quartzo diretamente relacionados aos granitos; • veios de quartzo da zona granítica pegmatoidal; • veios de quartzo mineralizados, encaixados nos anfibolitos próximo ao contacto com granitos; • veios de quartzo mineralizados, ricos em magnetita; • amostras da zona externa ao minério onde apare- 130 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia Figura 36 (a) Ilhas de magnetita circundadas por sulfetos de cobre. (b) Bornita cortando calcopirita. (c) Bornita envolvendo magnetita. (d) Fino veio de covelita cortando bornita. Fotos em luz refletida, com aumento de 250×. cem bolsões de quartzo englobando granada e anfibólio; • veios de quartzo com biotita e sulfetos; e • amostras da zona de brechação hidrotermal. O estudo do material mostrou uma população variada de inclusões fluidas que, em função do número de fases presentes, puderam ser agrupadas em 5 tipos diferentes, cujas características são descritas a seguir. Tipo 1: São IF monofásicas, escuras, com relevo pronunciado, alongadas ou não, de contornos arredondados, freqüentemente, em distribuição planar (Figura 38a). As maiores podem ultrapassar 10 µm, porém a maioria se encontra em tamanhos menores que essa dimensão. Ocorrem também IF monofásicas claras, de aspecto sujo, com relevo baixo, de contornos e formas irregulares (amostras 01 e 60), com dimensões que podem atingir várias dezenas de µm. Tipo 2: São IF bifásicas, constituídas por líquido e vapor, alongadas, amendoadas ou circulares (as de menor tamanho), contornos regulares a irregulares, retos ou arredondados, podendo mostrar distribuição alinhada. A fase de vapor representa de 5 a 10% da superfície da inclu- 131 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás Microtermometria e Composição das Inclusões Fluidas Figura 37 Pequenas massas de molibdenita na rocha anfibolítica, nas proximidades do contato com veio pegmatítico granítico. são. As inclusões maiores atingem tamanhos em torno de 10 µm. A maioria, no entanto, possui tamanho abaixo desse valor (Figura 38b). Ocorrem também IF bifásicas escuras no mesmo alinhamento das do tipo 1. Tipo 3: São IF trifásicas, constituídas por líquido, vapor e sólido, que mostram quase sempre hábito cúbico ou de prisma de secção quadrada. Possuem formatos circulares a alongados ou mesmo poligonais. Os contornos são regulares, muitas vezes retos. A fase de vapor representa cerca de 5% da superfície da inclusão e a fase sólida pode atingir 10%. As inclusões maiores podem ultrapassar 10 µm enquanto a maioria situa-se abaixo dessa dimensão (Figura 38c). Tipo 4: São IF polifásicas, constituídas por líquido, vapor e duas a três fases sólidas. Estas são constituídas, geralmente por dois cubos de tamanhos diferentes e um prisma menor. O prisma pode apresentar forte birefringência. As formas das inclusões são, geralmente, alongadas, embora possam ter formas eqüidimensionais ou mesmo poligonais. Os contornos são regulares, muitas vezes retos. A fase de vapor representa cerca de 10% da superfície da inclusão, enquanto a área total das fases sólidas é muito variável, situando-se em faixa de 20 a 60%. Os tamanhos podem atingir 15 µm, embora haja predominância das que se situam em torno de 10 µm ou menores (Figura 38d). Tipo 5: São IF trifásicas, todas fluidas (Figura 38e). São inclusões tipicamente aquo-carbônicas. Às vezes podem conter fase(s) sólida(s). As formas variam de alongadas a eqüidimensionais com contornos arredondados a irregulares. A fase carbônica pode variar de 5 a 80% da área da inclusão. Os tamanhos maiores se situam em torno de 10 µm, embora a maioria das inclusões seja menor. As IF monofásicas escuras (tipo 1) contêm CO­2 em estado supercrítico, uma vez que, com o resfriamento, ocorre a nucleação da fase de vapor, a qual se torna homogênea novamente a partir de 3ºC. As temperaturas de homogeneização do CO2 (Th CO2) espalham-se em larga faixa que vai desde 3ºC até, praticamente, a temperatura crítica do CO2 (+31,1ºC). Os valores acima da temperatura ambiente (~25ºC) correspondem às IF bifásicas escuras (tipo 2), conforme ilustrado no histograma da Figura 39a. A dispersão de valores das IF dos tipos 1 e 2 coexistentes aponta para inclusões fluidas que sofreram modificações posteriores à sua geração. Assim sendo, só a densidade indicada pelas T mais baixas é significativa, que nesse caso é de 0,90 g/cm3 (ThCO2 = +5,0ºC). A isócora correspondente (Roedder, 1984) para a T de 340ºC (o máximo de aquecimento para as inclusões polifásicas tipo 4, sem que tivesse sido alcançada a homogeneização total) indica pressão de 2,5 kb. Esses são os valores mínimos de P e T aos quais essas rochas estiveram submetidas. O ponto triplo da fase carbônica (temperatura de fusão do CO2TfCO2) forneceu valores muito próximos de 57ºC, confirmando que essa fase de CO2 é praticamente pura, o que permite o uso direto de seus diagramas. No entanto, há de se considerar que não existem evidências claras de que as IF carbônicas (tipos 1 e 2 escuras) e as IF polifásicas (tipo 4) sejam contemporâneas, embora ocorram algumas IF do tipo 4 que contêm CO2. As IF monofásicas claras são aquosas, nitidamente, posteriores e foram aprisionadas muito tardiamente, conforme apontam as seguintes características: são monofásicas, com tamanhos maiores que as maiores dos demais tipos, com contornos irregulares e com distribuição planar. As IF bifásicas (tipo 2) são, provavelmente, fluidos aprisionados em etapa tardia. Parecem representar mistura de IF, contendo fluidos aquosos dessa etapa, com IF modificadas contendo fluidos mais precoces e também modificadas por fluidos posteriores. Essa interpretação é que permite explicar a ampla dispersão dos valores das temperaturas de fusão do gelo (Tfgêlo), desde 0 até 30ºC, encontradas no histograma da amostra 60. Esses valores indicam desde água pura até salmouras com teores de NaCl equivalente muito acima de 20% em peso e também a presença de outros íons além de Na+. A estreita faixa de dispersão da maioria das medidas das temperaturas de homogeneização (Th), entre 150º e 190ºC, permite supor que o processo de mistura e modificação das IF bifásicas tenha ocorrido em condições, relativamente, 132 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia (a) (b) (d) (c) (e) Figura 38 (a) Morfologia e distribuição das inclusões fluidas do tipo 1. (b) Tipo 2. (c) Tipo 3. (d) Tipo 4. (e) Tipo 5. estáveis de T e P, conforme ilustra o histograma da Figura 39b. As IF do tipo 3 indicam solução aquosa supersaturada, com cerca de 35% em peso de NaCl (Roedder, 1984) e constituem composição e Th intermediárias entre as IF bifásicas (tipo 2) e as polifásicas (tipo 4), conforme ilustrado no histograma da Figura 39c. As IF polifásicas (tipo 4) constituem um dos tipos presentes em todas as amostras e são as predominantes na maioria delas. O comportamento dessas IF durante o resfriamento indica que o cubo maior é de NaCl, uma vez que forma dihidrato o qual se dissocia muito lentamente até 0ºC. O cubo menor deve ser de KCl, uma vez que é o primeiro a se dissolver durante o aquecimento. A terceira 133 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás fase sólida, geralmente alongada, permanece inalterada tanto durante o resfriamento como no aquecimento. Pela sua birrefringência poderia ser carbonato (Ca, Mg?) ou cloreto. A primeira alternativa é reforçada pela presença de carbonato na rocha hospedeira e também pela estabilidade durante a microtermometria (Figura 38d). (a) (b) (c) Figura 39 (a) Histograma de freqüência das temperaturas de homogeneização de CO2 (ThCO2) das inclusões fluidas do tipo 1. (b) Histograma de freqüência das temperaturas de fusão do gelo (Tfgelo) e temperaturas de homogeneização das inclusões fluidas do tipo 2. (c) Histograma de freqüência das temperaturas de homogeneização das inclusões fluidas do tipo 3. A grande freqüência dessas inclusões em todas as amostras indica que os fluidos supersaturados foram os predominantes em toda a área amostrada (Tabela 3). As IF aquo-carbônicas (tipo 5) apresentam CO2 com as mesmas características microtermométricas das inclusões monofásicas escuras (tipo 1), conforme ilustrado na Figura 38e. Sempre que as IF tipo 5 ocorrem numa amostra, as IF do tipo 1 também estão presentes. Essa associação não parece constituir um grupamento independente, dando a impressão de que as IF aquocarbônicas foram formadas pela interação de CO2 sobre inclusões aquosas pré-existentes, tendo inclusive sido observado uma inclusão polifásica (tipo 4) com CO2 e algumas IF trifásicas (tipo 3) também com CO2. No aquecimento, essas IF geralmente crepitam antes de ocorrer homogeneização. A freqüência e a distribuição desses tipos de inclusões nas amostras estudadas apresentam-se resumidas na Tabela 3. Algumas observações podem ser inferidas: • As inclusões multifásicas (tipo 4), mais salinas, estão presentes em todas as amostras estudadas. • Em sua maioria, as IF dos tipos 2 e 3 podem ser resultantes de processos múltiplos de estrangulamento das IF do tipo 4. A evidência dessa interpretação pode ser concluída do histograma das tem- peraturas de fusão do gelo (Figura 39b), com faixa extremamente ampla de valores, indicando salinidades de zero a >20% em peso de NaCl equivalente. • As IF de CO2 (tipo1), contrariamente às polifásicas (tipo 4), são quase sempre secundárias e sua existência sugere que um fluido carbônico tenha sido introduzido mais tardiamente no sistema. Um resumo dos dados microtermométricos pode ser visto na Tabela 4. Discussão O estudo de inclusões fluidas, realizado em diferentes veios de quartzo do Alvo GT46, com destaque para os veios da zona mineralizada, revelou a existência de cinco tipos de IF, com predominância de inclusões fluidas primárias, polifásicas (L+V+2 a 3 fases sólidas), cujas fases sólidas são cloretos de Na, K e talvez Mg e cujas temperaturas de homogeneização são da ordem de 340ºC. Além dessa, outras tipologias aparecem nos veios de quartzo do Alvo GT46, a saber: • inclusões trifásicas (L+V+S) com salinidade elevada (35% NaCl) e temperatura de homogenização entre 200º e 300ºC; 134 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia Tabela 3 Freqüência e a distribuição dos diferentes tipos de inclusões obsevadas nas amostras estudadas do Alvo GT46. Obs.: xx = tipos predominantes de IF. • inclusões bifásicas aquosas, com salinidade variando desde zero até 20% de NaCl eq. peso, apontando para processos de mistura de fluidos; • inclusões monofásicas claras, aquosas, tardias (pósdeformacionais); e • inclusões monofásicas, escuras, tardias (pósdeformacionais), contendo exclusivamente CO2. A população de inclusões fluidas é compatível com associação de fluidos quentes e salinos, de derivação granítica, os quais teriam sofrido mistura com fluidos frios, pouco salinos, de possível origem meteórica. Foi observado que, com o afastamento do foco da zona mineralizada, as IF tornam-se mais diluídas, podendo esse fato ser interpretado como evidência de participação cada vez maior de fluidos não magmáticos com o afastamento do foco principal de descarga hidrotermal. Considerando que a maior parte das inclusões fluidas estudadas está associada aos veios mineralizados, podese então relacionar a origem do minério aos fluidos de derivação granítica. A coexistência de dois tipos de IF, hipersalinas e as ricas em CO2 (carbônicas), é um fator comum a vários depósitos do tipo Fe-Cu-Au-REE descritos na literatura, a exemplo de Candelária, no Chile (Ullrich e Clark, 1999), Olympic Dam, Austrália (Conan-Davies, 1987) e vários depósitos do distrito de Cloncurry, Austrália (Adshead et al.,1998; Rotherdam et al., 1998; Perring et al.,1999, 2000; Baker, 1998). A assinatura de IF nos depósitos acima listados tem sido observada tanto em inclusões pré- quanto sinmineralização. Alguns autores atribuem essa coexistência a um processo de separação de CO 2 do fluido hidrotermal original, cuja composição seria H2O-CO2-sais (Ettner et al., 1993; Adshead et al., 1998). A separação ocorreria, de acordo com Bowers e Helgeson (1983) e Ettner et al. (1993), em resposta à diminuição da pressão e da temperatura, durante a ascensão dos fluidos, provocando a migração de CO2 para a fase vapor e dos sais para a fase líquida. Dessa forma, seriam gerados dois grupos de IF nos minerais de alteração hidrotermal relacionados ao processo mineralizante, a exemplo do que foi descrito nos veios analisados do Alvo GT46. 135 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás Tabela 4 Resumo do estudo de IF realizado em amostras da zona mineralizada do Alvo GT46 Geocronologia Tomando por base as descrições de testemunhos de sondagem, bem como os estudos petrográficos e litogeoquímicos, foram selecionadas diferentes amostras de rochas máficas e intermediárias (basaltos, basaltos andesíticos, gabros e gabros dioríticos), de hidrotermalitos (rochas mineralizadas e mais intensamente afetadas pelas transformações metassomáticas), do minério, dos diques máficos, bem como dos diversos tipos de granitos presentes no Alvo GT46, para estudos geocronológicos. Ao todo foram realizadas cinquenta e três determinações Sm-Nd em rocha-total, duas determinações U-Pb em zircão, quatro determinações Re-Os em molibdenita e duas determinações Ar-Ar em biotita. As análises pelos métodos Sm-Nd (rocha total e concentrado de minério) e U-Pb (em zircão e monazita), foram realizadas no Laboratório de Geocronologia da UnB, enquanto as análises pelo método Re-Os em molibdenita de granito róseo mineralizado e de anfibolitos, foram realizadas pela Dra. Holly Stein (Colorado State University, EUA). As determinações com base no método Ar-Ar, em biotita diretamente relacionada aos veios mineralizados, foram realizadas na Universidade de Brisbane, Austrália. Os dados Sm-Nd RT obtidos em rochas basálticas e gabróicas revelaram idade neoarqueana. As amostras alinharam-se em isócrona Sm-Nd de 2686 ± 87 Ma, com εNd negativo (-1,8) e MSWD próximo a 1 (0,98), conforme pode ser visualizado na Figura 40a. Assumindo-se que essas rochas teriam sido originadas em ambiente de tectônica de subducção, conforme apontam os dados litogeoquímicos, os valores negativos de εNd se justificam, seja pela possibilidade dessas rochas terem sido geradas a partir de manto metassomatizado, seja pela possibilidade de contaminação crustal. Igualmente neoarquenos, embora mais jovens que as rochas máficas, são os granitóides róseos e cinzentos, os quais se alinham ao longo de isócrona de 2.668 ± 100 Ma, com εNd negativo (-2,2), conforme ilustrado na Figura 40b. Mais uma vez, os valores negativos de εNd estão em consonância com os dados litogeoquímicos dos granitos (vide seção sobre Litogeoquímica), os quais revelam assinatura geoquímica muito similar à de granitóides gerados em ambientes de arco vulcânico. 136 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia (a) (b) (c) (d) (e) (f) Figura 40 Diagrama 147Sm/144Nd versus 143Nd/144Nd. (a) Para as rochas basálticas e gabróicas do Alvo GT46. (b) Para os granitos cinzentos e róseos. (c) Para os granitos cinzentos e róseos (em vermelho) e os granadíferos (em preto). (d) Diagrama 206 Pb/238Pb versus 207Pb/235Pb obtido a partir da análise de monazita de granitóide cinzento. (e) Diagrama 147Sm/144Nd versus 143 Nd/144Nd no qual se vê os diferentes alinhamentos dos granitóides intrusivos no Alvo GT46 (em vermelho) e das amostras de concentrado de minério (em azul). (f) Diagrama 147Sm/144Nd versus 143Nd/144Nd no qual se observa o alinhamento das amostras de minério do Alvo GT46 (em azul) com os hidrotermalitos do depósito Salobo (em vermelho), compondo errócrona de 1752±77 Ma. Todos os diagramas relativos ao Alvo GT46. 137 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás (a) (b) Figura 41 (a e b) Idades 40Ar/39Ar de resfriamento de biotita de duas amostras oriundas dos halos de metassomatismo potássico, diretamente associados às mineralizações sulfetadas do Alvo GT46. 138 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia Tabela 5 Relação das idades Re-Os obtidas em molibdenita do Alvo GT46. Quanto aos granitóides ricos em granada, os dados litogeoquímicos já haviam sinalizado com uma relação de cogeneticidade entre essas rochas e os demais granitóides da área. Os dados isotópicos confirmam essa hipótese, tendo em vista que os granitóides granadíferos se alinham com os granitos róseos e cinzentos no diagrama 147Sm/ 144 Nd versus 143Nd/144Nd, tendo todos a mesma razão inicial de 143Nd/144Nd (Figura 40c). As idades neoarqueanas são corroboradas pelos resultados U-Pb obtidos em monazita de granito cinzento (Figura 40d). Conforme discutido anteriormente, a mineralização do Alvo GT46 é indubitavelmente tardia (pós-metamorfismo das encaixantes), levando à conjectura inicial de que os fluidos mineralizantes poderiam ter-se originado a partir dos granitos que intrudem as rochas máficas. Entretanto, os resultados Sm-Nd obtidos em amostras do concentrado do minério não se alinharam com aqueles dos granitos em diagrama 147Sm/144Nd vs. 143Nd/144Nd (Figura 40e). Considerando que o minério e os granitos possuem razões iniciais diferentes, fica evidente que não há entre eles uma relação de cogeneticidade. Além disso, as amostras de minério do Alvo GT46 alinham-se com as amostras dos hidrotermalitos do depósito do Salobo, em errócrona de 1752±77 Ma (Figura 40f). Estes resultados apontam para processo mineralizante tardio (Paleoproterozóico), muito posterior à geração dos granitóides neoarqueanos presentes no Alvo GT46, comprometendo toda e qualquer proposta de relação genética entre os granitos neoarqueanos e a gênese das mineralizações sulfetadas de Fe-Cu-Au. Por outro lado, esses resultados, aliados aos dados de inclusões fluidas (que apontam para fluido de derivação granítica como a fonte do minério), revelam a presença de granitóides paleoproterozóicos no âmbito do Alvo GT46, os quais não foram detectados nem em superfície nem nos testemunhos de sondagem. A sugestão de idade paleoproterozóica para o minério do Alvo GT46 é, por fim, corroborada pelos resultados obtidos em datações Ar-Ar realizadas em biotita resultante do metassomatismo potássico que envolve a zona mais fortemente mineralizada. As idades de resfriamento obtidas nas duas amostras de biotita enviadas para análise situaram-se na faixa de 1800 Ma (1854±5 para a amostra 53 e 1809±6 Ma para a amostra 72A), conforme pode ser observado nos diagramas das figuras 41a e b. Essa faixa de idade é compatível com os dados discutidos anteriormente, com destaque para o alinhamento das amostras de sulfetos com os hidrotermalitos do depósito Salobo, gerando uma errócrona de 1752±77 Ma. No âmbito desta pequisa foi feita uma tentativa de datação, pelo método Sm-Nd, dos diques máficos tardios, sem deformação e com orientação geral NS. O espectro de variação das razões Sm/Nd obtidas nas amostras analisadas foi muito estreito (valores muito próximos), não permitindo a aquisição de uma idade isocrônica confiável. Diante disso, assumimos neste trabalho a idade Rb-Sr de 553±32 Ma obtida por Cordani et al., (1984) em diques máficos similares, da Província do Carajás. Essa idade está em conformidade com as observações de campo, as quais apontam esse evento magmático toleítico, de natureza intra-placa continental, como extremamente tardio e dissociado da história de geração do minério. Como discutido no capítulo sobre as mineralizações, a presença de molibdenita foi notada nos granitóides intrusivos nas rochas anfibolíticas do Alvo GT46. Observou-se também molibdenita nos anfibolitos, na zona de contato destas rochas com pegmatitos de granitos. Amostras de molibdenita, representantes das duas situações descritas, foram coletadas para fins de datações Re-Os, tendo sido obtidos os valores listados na Tabela 5 a seguir. Tomando como base: (a) os dados Sm-Nd e U-Pb obtidos nas rochas encaixantes; (b) os dados Sm-Nd obtidos no minério; e (c) as idades Ar-Ar dos halos de metassomatismo relacionados ao processo mineralizante, anteriormente discutidos, estas idades Re-Os podem ser 139 Caracterização de Depósitos Minerais de Distritos Mineiros da Amazônia interpretadas como de molibdenita formada à época de geração e colocação dos granitos neoarqueanos de arco que intrudem a área. Idades Re-Os neoarqueanas muito similares às encontradas no Alvo 46, foram também obtidas em outros alvos na província do Carajás, a exemplo de: Marschik et al. (2005) na área de Serra Verde (2609 ±13 Ma). Marschik et al. (2005) em Gameleira (2614±14 Ma). Requia et al. (2003) em Salobo (2576±1,4 Ma e 2562±8 Ma). IV. DISCUSSÃO E CONCLUSÕES Depósitos de Fe-Cu-Au da Província Carajás Depósitos da associação Fe-Cu-Au têm sido encontrados em diferentes partes do mundo e, de acordo com Porter (2000), constituem família de depósitos com muitas características em comum, comportando, porém, muitas diferenças. Depósitos dessa natureza podem ser gerados em espectro relativamente amplo de ambientes tectônicos, associados a diferentes tipos de rochas, com diferentes estilos de controle estrutural e, conseqüentemente, com distintas morfologias. O exemplo mais completo de depósito dessa tipologia é o de Olympic Dam, na Austrália, o qual possui dimensões gigantescas, com reservas superiores a 2 bilhões de toneladas de minério, com teores de Cu em torno de 1,4%. A descoberta desse depósito, em meados da década de 70, serviu de orientação em termos de modelo metalogenético, para que alguns outros similares fossem descobertos, como será discutido mais adiante. As características mais marcantes comuns aos depósitos de Fe-Cu-Au encontram-se na literatura geológica e foram, de forma mais abrangente, sumariadas por Hitzman (2000), Pollard (2000) e Partington e Williams (2000), de cujos trabalhos destacamos as seguintes: • A maioria dos depósitos é pós-arqueana, em geral distribuída entre o Neoproterozóico e o Plioceno. • Encontram-se quase invariavelmente associados espacial e temporalmente a eventos magmáticos de natureza granítica. • São tectonicamente controlados, em especial por falhamentos de segunda ordem, de baixo a alto ângulo, os quais costumam ser parte integrante de sistema maior de falhamentos em escala crustal. Na maioria dos depósitos descritos na literatura observa-se tendência a se posicionarem em zonas de intereseção de quebras estruturais. • Do ponto de vista mineralógico, é comum a predominância de óxidos de ferro (magnetita/hematita) sobre sulfetos de ferro (raros). Além disso, é comum possuírem concentrações anômalas de alguns elementos traços (Co, Ni, As, Mo, W, U), com destaque para os elementos terras raras leves. • As rochas hospedeiras da mineralização mostramse intensamente modificadas pela interação com fluidos hidrotermais. A mineralogia de alteração varia de acordo com a composição das rochas, mas em geral, são observadas transformações hidrotermais de natureza sódica, sódico-cálcica, potássica ou mesmo hidrolítica, a depender da profundidade crustal e/ou do grau de mistura com fluidos meteóricos. A zonalidade de alteração caracteriza-se pela predominância da alteração sódica ou sódica-cálcica (de mais alta temperatura), nas zonas mais profundas do depósito. A alteração potássica (com desenvolvimento de K-feldspato e biotita) ocorre em níveis crustais intermediários e, nas zonas mais rasas, a alteração costuma ser sericítica. Paralelamente, observa-se que magnetita é fase predominante em depósitos de zonas crustais mais profundas, enquanto hematita passa a dominar em zonas mais rasas. As feições que podem divergir de um depósito para outro, de acordo com Hitzman (2000) seriam: • O ambiente geodinâmico de formação: esses depósitos têm sido encontrados tanto em ambientes intra-placa continentais, relacionados a magmatismo anorogênico ou a zonas de colapso de orógenos intracontinentais, quanto em ambientes de tectônica extensional relacionados a arcos de margens continentais ativas. • A morfologia: os processos de substituição das rochas hospedeiras, frente à ação dos fluidos hidrotermais, leva à geração de diferentes formatos de corpos de minérios, tais como corpos tabulares stratabound, veios, rede de filonetes em stockwork e zonas de brechação. No que diz respeito à natureza dos fluidos envolvidos na gênese dos depósitos, algumas propostas têm sido apresentadas na literatura. Para Barton e Johnson (1996) os depósitos de Fe-CuAu poderiam ser o resultado da incorporação de metais por fluidos magmáticos e/ou não magmáticos por meio de interação com rochas evaporíticas. De acordo com esses autores, a presença de um corpo intrusivo na área do depósito teria o papel apenas de fornecer calor para aquecer, movimentar os fluidos e gerar sistema de convecção hidrotermal. Entretanto, de acordo com Hitzman (2000), a maioria absoluta de depósitos da associação Fe-Cu-Au 140 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia não apresenta associação espacial ou temporal com evaporitos, demonstrando que a geração desses depósitos independe da presença dessas rochas. Restringe-se então a aplicação dessa hipótese a alguns depósitos específicos (nos quais se registra a presença de evaporitos), tal como os depósitos de Salton Sea (EUA) e Korshunovsk (Rússia). Para Hitzman et al. (1992), os fluidos responsáveis pela mineralização seriam de origem ígnea, ricos em voláteis. Essa proposta ganhou importância à medida que estudos de inclusões fluidas e de isótopos de O, H e S na zona mineralizada, em depósitos de diferentes partes do mundo, apontaram para fluidos de natureza magmática, com maior ou menor participação de fluidos meteóricos. O modelo leva em conta a assinatura de inclusões fluidas, compreendendo inclusões aquosas salinas a hipersalinas e inclusões carbônicas. O fluido original composto por H2O-CO2-NaCl±CaCl2±KCl sofreria separação (unmixing) durante sua ascensão na crosta, em resposta à queda de pressão e de temperatura (Adshead et al., 1998; Oliver, 1995; Ettner et al., 1993). Os fluidos seriam originados de magma rico em CO2 e, considerando que a separação de CO2 resulta em saturação precoce da fase líquida em metais, a presença dessa fase seria de crucial importância no processo mineralizante (Pollard, 2000). A essa separação das fases é também atribuída a alteração sódica. Tomando como base os trabalhos experimentais de Iiyama (1965) sobre o equilíbrio da razão Na/ (Na+K) em fluidos ricos em CO2 e Cl, Pollard (2001) concluíu que a separação de fluidos compostos por H2OCO2-NaCl±CaCl2±KCl pode levar, em momento inicial, a aumento dessa razão, resultando na alteração sódica de alguns minerais (albitização de feldspatos). Em momento posterior o decréscimo da razão geraria alterações potássicas. Esses dados colocam em discussão a necessidade de se apelar para o envolvimento de rochas evaporíticas na composição do fluido hidrotermal gerador de depósitos do tipo Fe-Cu-Au, uma vez que a alteração sódica pode ser explicada à luz da evolução de fluidos ricos em CO2. Considerando-se que as evidências (assinatura de inclusões fluidas e assinaturas isotópicas) de fato apontam para fluidos de natureza magmática, a questão imediata que se coloca é quanto à natureza da rocha-fonte desses fluidos. Vários autores ressaltam o fato de que a maior parte dos depósitos de Fe-Cu-Au, espalhados em diferentes regiões do planeta, associados a diferentes ambientes geodinâmicos, mostram-se invariavelmente associados, tanto espacial quanto temporalmente, a rochas graníticas. Os granitos são, em sua grande maioria, oxidados (granitóides da série da magnetita), com composição ácida a básica (granitos a dioritos), ricos em potássio, gerados a partir da fusão parcial de rochas da infra-crosta com alguma contribuição mantélica (Rämö e Haapala, 1995; Creaser 1996; Pollard et al., 1998). De acordo com esses autores, a fusão parcial, em regime de alta temperatura, das rochas meta-ígneas da infra-crosta dar-se-ia por meio da quebra de biotita e de anfibólio. A quebra desses minerais liberaria água e flúor para o líquido (fundido) e a alta temperatura promoveria a quebra de resistatos tais como zirconita e espinélio ferro-titaníferos, enriquecendo o fundido em terras raras, zircônio, urânio, dentre outros. Trabalhos desenvolvidos por Perring et al. (1999; 2000) em depósitos de Fe-Cu-Au do distrito de Cloncurry, Austrália, demonstram a relação espacial e temporal do minério com granitos com características similares às acima descritas. Nesses trabalhos os autores concluem que a geração dos fluidos ricos em Fe e Cu está geneticamente relacionada ao granito e que os fluidos representam sistema magmato-hidrotermal, hipersalino, contendo CO2, pobre em S, cujo fracionamento resulta em fluidos tardios ricos em Fe e Cu. Diante do quadro geral de informações acima sumariado, é possível reconhecer vários pontos de convergência das mineralizações estudadas no Alvo GT46, Serra dos Carajás, com essa classe de depósitos. As principais similaridades que podem ser ressaltadas são as seguintes: • Embora hospedadas por rochas arqueanas, as mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 são paleoproterozóicas, com idade em torno de 1,8 Ga, similarmente a vários outros depósitos dessa família na região da Serra dos Carajás. • A mineralização é tectônicamente controlada. O minério ocorre nos planos de foliação das rochas deformadas em regime rúptil-dúctil. Em estudo de observação das feições estruturais, no âmbito regional, utilizando a superposição da geologia sobre o modelo digital de terreno, observa-se que o depósito do Alvo GT46 situa-se no contexto de falhamentos NNE-SSW que cortam transversalmente a estruturação E-W geral da Serra dos Carajás. • As rochas hospedeiras da mineralização derivam de ambiente de arco (vide seção sobre Litogeoquímica). Entretanto, a mineralização é pósdeformacional e pós-metamórfica e parece estar relacionada à geração de granitóides anorogênicos, alcalinos, resultantes de fenômeno de magmaunderplating estateriano (vide p. ex. Teixeira e 141 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás Eggler, 1994; DallAgnol et al., 2005; Teixeira et al., 2001). • As rochas hospedeiras da mineralização mostramse intensamente metassomatizadas. Observa-se o desenvolvimento de mineralogia de substituição resultante do aporte principalmente de ferro e potássio e, secundariamente, de elementos mais refratários (terras raras). O desenvolvimento expressivo de biotita e K-feldspato no envelope da zona mineralizada resulta de intenso metassomatismo potássico. Por outro lado, ao longo de toda zona mineralizada observa-se a transformação de anfibólios cálcicos (gerados pelo metamorfismo regional) em Fe-anfibólios, em resposta à interação com os fluidos ricos em ferro. O auge do aporte de fluidos ricos em ferro é traduzido pela presença de veios de quartzo com magnetita hidrotermal e a geração de bolsões de magnetitito na zona do minério. • A alteração sódica é incipiente o que pode ser entendido de duas maneiras: ou as paragêneses da alteração sódica foram superimpostas pela alteração potássica ou, mais provável, o depósito esteja em nível crustal de erosão superior ao da alteração sódica. • O óxido de ferro (magnetita) é o mineral metálico predominante. A magnetita claramente precede os sulfetos que engolfam magnetita ou preenchem fraturas nesse mineral. • Do ponto e vista morfológico, o que se observa é o minério filoniano, preenchendo planos de fraturas e de cisalhamento, formando por vezes bolsões em zonas onde a rede de fraturamento é mais intensa. No que diz respeito à gênese das mineralizações presentes no Alvo GT46, os dados de inclusões fluidas, de isótopos estáveis e geocronológicos apontam para fluido de natureza magmático-hidrotermal como o responsável pela geração do minério e pelo metassomatismo ferropotássico das encaixantes. O estudo de inclusões fluidas (vide seção sobre inclusões fluidas) revelou a coexistência de inclusões carbônicas (CO 2 ) e inclusões aquosas salinas e hipersalinas, compatíveis com fluido original constituído por H2O-CO2-NaCl±CaCl2±KCl o qual teria, a exemplo do que acontece em vários depósitos dessa natureza descritos na literatura, sofrido processo de separação. Além dos dados de IF, os dados isotópicos de S obtidos no minério do Alvo GT46 também revelam assinatura magmática. Os valores de δ34S obtidos em amostras de concentrados de sulfetos (calcopirita+ bornita+covelita+calcocita) variam entre os valores zero Figura 42 Espectro de variação dos valores de δ 34S obtidos em concentrados de sulfetos do Alvo GT46. Figura 43 Espectro de variação dos valores de δ 18O obtidos nas encaixantes imediatas da mineralização e em rochas mais afastadas do foco mineralizado no Alvo GT46. e um, compatíveis, portanto, com fonte magmática (Figura 42). Análises de isótopos de oxigênio foram realizadas em amostras de rochas do Alvo GT46, no laboratório da Queens University, Canadá. O objetivo principal foi confirmar as evidências petrográficas indicativas dos processos de alteração hidrotermal. Foram selecionadas amostras das encaixantes imediatas da mineralização (rochas fortemente modificadas pela interação com o fluido hidrotermal mineralizante) até amostras das zonas mais distais, onde a interação fluido-rocha foi mais incipiente (Figura 43). Os resultados obtidos mostram que os valores de δ18O das rochas menos afetadas pelos processos hidrotermais se situam no espectro de 5,3 a 6,0, compatíveis com os descritos na literatura para rochas de origem 142 Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia mantélica, pouco modificadas por processos pósmagmáticos, em especial aquelas geradas em ambientes de subducção. Os dados isotópicos estão em consonância com o estudo litogeoquímico realizado nas rochas do Alvo GT46 (vide seção sobre Litogeoquímica) no qual chegou-se à conclusão de que estas teriam sido geradas em ambiente de subducção. Em contrapartida, as encaixantes do minério e os anfibolitos próximos aos halos de metamorfismo/ metassomatismo imposto pelos granitos, apresentam valores de δ 18 O aumentados em decorrência de sua interação com fluidos hidrotermais quentes, de provável origem magmática. Evolução Geotectônica e Metalogenética da Província Carajás Com base nos dados disponíveis de geocronologia podese concluir que a Província Carajás foi seqüencialmente afetada pelas seguintes fases tectônicas: (i) três fases compressionais no Neoarqueano; (ii) uma fase compressional e uma extensional no Paleoproterozóico, e (iii) uma fase extensional ao final do Neoproterozóico, início do Paleozóico. • Fase pré-colisional, ao redor de 2,76 Ga (Neoarqueano) (p. ex. Wirth, 1986), quando ocorreu a deposição das rochas do Grupo Grão Pará, incluídas a formação ferrífera bandada (Formação Carajás) e as rochas vulcânicas cálcio-alcalinas da Formação Parauapebas, em ambiente de arco de margem continental. • Fase colisional, ao redor de 2,74 Ga (Neoarqueano), identificada pelos granitóides intrusivos (p. ex. Barros et al., 2001; Avelar et al., 1999). • Fases de reativação crustal, ao redor de 2,55 Ga (Neoarqueano), identificada pelos granitóides tardi-colisionais (p. ex. Souza et al., 1996; Machado et al., 1991). • Fase compressional, no intervalo de 2,09 a 2,08 Ga (Riaciano), quando ocorreu a colisão entre o Escudo das Guianas e o Bloco Amazônia Central, acompanhada de anatexia crustal e geração de granitóides (p. ex. Ledru et al., 1994; Tassinari et al., 2000). • Fase extensional, relacionada à colocação de granitos anorogênicos, ao redor de 1,88 Ga (Orosiriano) (p. ex. Machado et al., 1991; DallAgnol et al., 2005). • Fase de fraturamento crustal generalizado, ao redor de 553±32 Ma (p. ex. Cordani et al., 1984), relacionada ao processo de aglutinação do setor ocidental do Supercontinente Gondwana. As interpretações das feições geológicas da Província Carajás discutidas em trabalhos anteriores prestam suporte para as seguintes considerações: • A Bacia Carajás, representada principalmente pela seqüência vulcanossedimentar do Grupo Grão Pará e pelos sedimentos de cobertura da Formação Águas Claras, repousa sobre rochas do embasamento de alto grau metamórfico (Complexo Xingu), muito próximo ao limite de terreno granito-greenstone contíguo (Supergrupo Andorinhas) (vide Figura 3). • Resultados robustos de geocronologia U-Pb e PbPb (Machado et al., 1991; Macambira e Lafon, 1995; Macambira e Lancelot, 1996) indicam que a evolução do Complexo Xingu e do Supergrupo Andorinhas foi concomitante há ca. 2,8 Ga, enquanto as rochas vulcânicas cálcio-alcalinas do Grupo Grão Pará foram geradas no intervalo de 2,76 a 2,74 Ga (Wirth, 1986; Teixeira, 1994; Trendall et al., 1998). • A formação ferrífera bandada fácies óxido da Formação Carajás foi depositada no intervalo entre 2,75 e 2,74 Ga (Trendall et al., 1998). • Episódios magmáticos tardios ocorreram no intervalo entre 2,74 e 2,70 Ga, identificados por intrusões de soleiras e diques básicos e intermediários, alguns destes últimos de tendência shoshonítica (Meirelles, 1986; Dardenne et al., 1988; Teixeira, 1994; Mougeot, 1996; Trendall et al., 1998). Com base nas considerações acima, pode-se adotar para a Bacia Carajás o modelo de evolução geotectônica inicialmente proposto por Teixeira (1994), que envolve convergência oblíqua de terrenos, seguida pela colisão continente-continente durante o Arqueano (Figura 44). Feições relevantes do modelo proposto são apresentadas abaixo: • A hipótese requer que a subducção tenha ocorrido sob a borda sul do terreno de alto grau (Complexo Xingu), no intervalo de 2,76 a 2,74 Ga. • Anteriormente à colisão, ambas as margens continentais passaram por evolução geológica complexa. A margem passiva localiza-se na borda norte do terreno granito-greenstone (Supergrupo Andorinhas), enquanto a margem ativa foi desenvolvida sobre as rochas do Complexo Xingu. • A subducção processou-se em ângulo oblíquo em relação à margem continental ativa, provocando o estabelecimento de sistema de cisalhamento sinistral paralelo a esta margem. Este sistema, denominado de Cinturão Itacaiunas, é formado por exten- 143 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás sas falhas direcionais, afetando o embasamento e que foram mais tarde reativadas (pelo menos três vezes) sob regime rúptil-dúctil (Pinheiro e Holdsworth, 1997a, b). As reativações criaram duas grandes descontinuidades estruturais denominados respectivamente falhas Carajás e Cinzento. • Três episódios principais de reativação rúptil-dúctil do embasamento foram marcados por intrusões granitóides no Cinturão Itacaiunas, respectivamente há 2573±2 Ma (U-Pb, zircão, Machado et al., 1991), 2527±34 Ma (Rb-Sr, rocha total, Barros et al., 1997) e 2560±37 (Pb-Pb, evaporação de zircão, Souza et al., 1996). • No intervalo de 1,89 a 1,87 Ga (Macambira e Lafon, 1995), os terrenos de alto grau (Complexo Xingu) e o de baixo grau metamórfico (Supergrupo Andorinhas), anteriormente amalgamados, foram invadidos por plutões de granitos anorogênicos. Os granitos paleoproterozóicos de Carajás foram colocados em níveis crustais rasos em regime extensional, em resposta à atividade de superpluma mantélica (Teixeira et al., 2001; DallAgnol et al., 2005). Os efeitos da atividade de superpluma provocaram ruptura crustal, acompanhada do extensivo vulcanismo continental sobre o Cráton Amazônico (anteriormente denominado Vulcanismo Uatumã), que ocorreu no intervalo de 1880 a 1760 Ma, durante as fases denominadas Maloquinha, Iriri, Crepori e Teles Pires (Santos et al., 2001, 2002). Finalmente, ao redor de 550 Ma, durante a fase de aglutinação do setor ocidental do Supercontinente Gondwana, ocorreu processo generalizado de fraturamento crustal de direção geral NS, sendo muitas das fraturas preenchidas por diques de diabásio. Síntese dos Principais Resultados Obtidos no Alvo GT-46 • Os estudos petrográficos e litogeoquímicos revelaram que os protólitos dos anfibolitos do Alvo GT46 são rochas plutônicas e subvulcânicas (gabróicas a dioríticas), associadas a rochas vulcânicas de composição basáltica a basáltico-andesítica. Intercaladas nas rochas vulcânicas ocorrem lentes de formações ferríferas bandadas. Todo o conjunto encontra-se intrudido por granitóides de granulação média a grossa, quase sempre porfiríticos. • A petrografia e a química mineral revelaram que as rochas foram submetidas a evento deformacional de caráter heterogêneo, resultando em pods das rochas originais (com texturas originais pre144 • • • • • • • • • servadas) em meio a rochas fortemente deformadas em regime rúptil-dúctil. O metamorfismo predominante na área do Alvo GT46 é de grau médio, com a maior parte das rochas re-equilibrada na fácies anfibolito e com a geração da paragênese anfibólio + plagioclásio ± granada nas rochas máficas, e de grunerita nas formações ferríferas. Entretanto, a existência de rochas com a paragênese granada + sillimanita aponta para aumento localizado do grau metamórfico até o limite da fácies granulito. Observa-se a formação de skarns (anfibolitos granadíferos) nas zonas de contato dos anfibolitos com os granitóides intrusivos. Nas zonas distais dos granitos os anfibolitos não apresentam granada. Os dados de litogeoquímica permitem concluir que as rochas máficas (gabros, basaltos e basaltos andesíticos) possuem assinatura toleítica, enquanto os granitos (cinzento e róseo) possuem assinatura cálcio-alcalina. O granitóide com granada e sillimanita tem a mesma assinatura litogeoquímica e isotópica dos demais granitóides da área (ou seja, são rochas cogenéticas). Por se tratar de rocha de fabric xistoso a gnáissico, com evidências de ter sido submetida a processo mais intenso de deformação, deduzse que a mesma seja expressão deformada e metamorfisada dos granitos. Tanto as rochas máficas quanto os granitos apresentam evidências litogeoquímicas de terem sido gerados em zona de subducção, permitindo a caracterização do ambiente geodinâmico de formação dos litotipos do Alvo GT46 como um arco magmático. De acordo com a litogeoquímica, os diques máficos tardios, não deformados, são toleíticos, gerados em ambiente intraplaca-continental. Os resultados geocronológicos, obtidos pelos métodos Sm-Nd (rocha total) e U-Pb (em monazita) indicam que o conjunto plutono-vulcano-sedimentar é arqueano, com idades da ordem 2,68 Ga para as rochas máficas e 2,66 Ga para os granitóides intrusivos. O conjunto de rochas foi submetido a evento metassomático, com aporte de fluidos ricos em H2O, K, Si, ETRL, B, Zr e íons metálicos diversos (Fe, Cu, Au, Mo). O aporte de potássio nas rochas anfibolíticas é evidenciado por: (a) substituição parcial a total de anfibólio por biotita; (b) substituição parcial a total de plagioclásio por K- feldspato; (c) desenvolvimento de K-feldspato intersticial. Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia Figura 44 Modelo de evolução geotectônica para a Província Mineral de Carajás. Notar o provável comportamento alóctone do Grupo Grão Pará, o qual teria se deslocado para longe da zona de colisão durante a fase compressional arqueana. Este comportamento seria necessário para que uma boa parte das rochas do arco vulcânico fosse preservada, incluindo a própria formação ferrífera bandada (Formação Carajás), com seus gigantescos depósitos de ferro. Os depósitos de Fe-Cu-Au de Carajás foram gerados ao longo de diferentes fases geotectônicas. Existiriam, portanto, depósitos précolisionais (p. ex. o depósito Alemão), depósitos tardi-colisionais, ligados a fases de granitogênese durante reativações tectônicas do embasamento (p. ex. o depósito Salobo) e depósitos pós-colisionais, ligados à fase de superpluma mantélica, como por ex. os depósitos da mina Sossego, Gameleira e do Alvo GT46. 145 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás • O aporte de ETRL é evidenciado pelo desenvolvimento de mineralogia acessória, com destaque para a presença marcante de allanita. A entrada de boro no sistema é, por sua vez, evidenciada pelo desenvolvimento de grandes cristais de turmalina. • O metassomatismo de ferro teve como conseqüência a substituição parcial a total dos Ca-anfibólios por Fe-anfibólios, além do desenvolvimento expressivo de magnetita nas rochas anfibolíticas, principalmente naquelas mais fortemente hidrotermalizadas, além da geração de veios e bolsões de quartzo-magnetita. • As feições petrográficas indicam que o metassomatismo ferro-potássico esteve relacionado ao evento mineralizante (Fe-Cu-Au). Datações ArAr de biotita relacionada à zona mineralizada revelaram idades da ordem 1,8 Ga, compatíveis com a idade Sm-Nd obtida para a geração dos sulfetos. • As rochas mais intensamente mineralizadas do Alvo GT46 são anfibolitos foliados e hidrotermalizados. • O minério consiste em associação de calcopiritabornita-covelita-calcocita, com magnetita associada. • As relações texturais do minério com as rochas encaixantes apontam para sua colocação pósmetamórfica. O fluido portador da mineralização teria aproveitado canais pré-existentes de percolação (zonas mais intensamente cisalhadas) e dessa forma estaria explicada a associação espacial do minério com as rochas anfibolíticas mais fortemente deformadas e hidrotermalizadas, ou do minério com os planos de fraturamento das rochas graníticas. Vale ainda ressaltar a presença do minério invadindo planos de clivagem de anfibólios. • Magnetita é a fase metálica precoce, sendo englobada e invadida pelos sulfetos. Entre os sulfetos, calcopirita é a fase inicial, seguida por bornita e, posteriormente, por calcocita e covelita. • Observa-se também a presença de sulfetos de cobre nas rochas graníticas, preenchendo fraturas e fissuras (stringers ) e mais raramente disseminados. • Molibdenita presente em rochas anfibolíticas e graníticas do Alvo GT46 é arqueana, conforme resultados de datações Re-Os. As idades obtidas relacionam molibdenita aos protólitos dos anfibolitos e aos granitóides arqueanos intrusivos. Não foi encontrada molibdenita paleoproterozóica. 146 • O estudo de inclusões fluidas, realizado em diferentes veios de quartzo do Alvo GT46, com destaque para os veios da zona mineralizada, revelou várias tipologias de IFs, com predominância de inclusões primárias, polifásicas (L + V + 2 a 3 fases sólidas), cujas fases sólidas são cloretos de Na, K e talvez Mg, cujas temperaturas de homogeneização são da ordem de 340ºC. • Trata-se de fluidos salinos, de natureza magmático-hidrotermal, que sofreram fracionamento durante ascensão e resfriamento, com separação das fases ricas em CO2, sofrendo também mistura com fluidos meteóricos. • O estudo de isótopos de S de sulfetos (calcopirita e bornita) forneceu valores de δ34S em torno de zero, apontando para enxofre de origem magmática, corroborando os resultados obtidos no estudo de inclusões fluidas. • Os valores isotópicos de δ18O, obtidos nas rochas menos hidrotermalizadas, são compatíveis com os descritos na literatura para rochas de derivação mantélica, em especial aquelas geradas em ambientes de subducção. Os valores de δ18O dos anfibolitos mineralizados e encaixantes imediatas da mineralização são mais elevados e refletem a interação dessas rochas com fluidos hidrotermais quentes, de derivação ígnea. • A interpretação dos resultados do estudo das inclusões fluidas e dos isótopos de S e O apontam para fluido magmático-hidrotermal, de provável derivação granítica, como responsável pelo transporte dos íons metálicos e do enxofre. • Os metais foram provavelmente lixiviados das rochas do arco vulcânico, geradas durante os eventos geotectônicos arqueanos. • Considerando que o evento formador do minério é paleoproterozóico e que a amostragem realizada no Alvo GT46 não detectou a presença de rocha granítica com essa idade, deduz-se que a rocha responsável pela geração dos fluidos mineralizantes não tenha sido seccionada pelos furos de sondagem estudados. • Um modelo hipotético para a metalogênese do depósito de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 aproxima-se daquele proposto para o depósito de Olympic Dam, Austrália, de acordo com Haynes et al. (1995). • O conjunto de dados obtidos no Alvo GT/46 é compatível com os descritos na literatura para a família de depósitos do tipo Cu-Fe-Au. • Comparado com outros alvos mineralizados a CuFe-Au no âmbito da Província Carajás, o Alvo GT/ 46 mostra fortes similaridades com os depósitos de Caracterização de Depósitos Minerais em Distritos Mineiros da Amazônia Salobo e Gameleira (Lindenmayer, 1980; Laux et al., 2003). Dentre as principais similaridades destacam-se: (i) presença de protólitos gabróicos metamorfisados, com texturas subofíticas a ofíticas reliquiares, com diferentes graus de alteração hidrotermal e desenvolvimento de biotita, anfibólio actinolítico, sericita, calcita, allanita, uraninita e turmalina; (ii) associação de sulfetos de cobre (calcopirita, bornita, covelita, calcocita, dentre outros, com molibdenita subordinada) e magnetita; (iii) presença de formações ferríferas bandadas metamorfisadas; (iv) presença de granitóides de composição plagiogranítica a álcali-felspato sienítica; (v) existência de alteração ferro-potássica claramente relacionada ao evento mineralizante; (vi) existência de assembléia de minerais relacionados à alteração hidrotermal, com destaque para a presença de bioti- ta, albita, allanita e turmalina; (vii) mineralização sulfetada com calcopirita, bornita, covelita e calcocita como sulfetos principais; (viii) presença dominante de magnetita na zona mineralizada em sulfetos; (ix) idade paleoproterozóica da mineralização. Orientação para Trabalhos de Prospecção Regional A partir da interpretação de todos os dados de trabalhos anteriores e da presente pesquisa, ficou caracterizado que: • O depósito de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 é de idade paleoproterozóica (~1,8 Ga), embora hospedado em rochas arqueanas. • A mineralização é tectônicamente controlada, o minério ocorrendo nos planos de foliação das rochas deformadas em regime rúptil-dúctil. Figura 45 Imagem Landsat da Serra dos Carajás mostrando a localização de depósitos paleoproterozóicos de Fe-Cu-Au, controlados por falhamentos de direção geral NE-SW. 147 Geologia e Mineralizações de Fe-Cu-Au do Alvo GT46 (Igarapé Cinzento), Carajás • O depósito do Alvo GT46 situa-se no contexto de falhas e fraturas de direção geral NNE-SSW, que cortam transversalmente a estruturação E-W da Serra dos Carajás (Figura 104). • O episódio de fraturamento crustal ocorreu após a última fase intrusiva do evento Uatumã (suite granítica Maloquinha, 1840±26 Ma), durante o breakup continental da fase Crepori (Santos et al., 2001; 2002). • Outros depósitos de Fe-Cu-Au da Província Carajás, que provavelmente compartilham do mesmo controle estrutural em ambiente de superpluma mantélica são os depósitos Gameleira (Lindenmayer et al., 2001b) e Sequeirinho, da mina do Sossego (Morais e Alkmim, 2005). A identificação de todas as falhas e fraturas que compõem o sistema rúptil-dúctil relacionado à fase Crepori é recomendada, uma vez que a atividade hidrotermal ao longo destas descontinuidades poderia gerar depósitos primários do tipo Sossego-Gameleira-GT46 (Figura 45). Além disso, nas partes superiores de depósitos deste tipo, em zonas de platôs preservados, poderiam ocorrer depósitos de ouro do tipo Igarapé Bahia, originados de processos supergênicos. Agradecimentos Os autores agradecem ao Prof. Onildo Marini, digníssimo secretário- executivo da ADIMB, pelo convite para realizar a presente pesquisa e ao geólogo Marco Antonio Ferreira (CVRD) pelo apoio durante os trabalhos de campo. Agradecimentos também são devidos ao Dr. Sundaram Iyer (Calgary University, Canada) pelas análises de isótopos de enxofre; à Dra. Holly Stein (Colorado State University, EUA), pelas análises Re-Os em molibdenita e ao Dr. Kazuo Fuzikawa (CDTN) pelo estudo de inclusões fluidas. Finalmente, os autores expressam sua gratidão ao Prof. Reinhardt Fuck pela criteriosa revisão do texto. REFERÊNCIAS Adshead, N.D.; Voulgaris, P; Muscio, V.N., 1998. in Berkman, D.A.; Mackenzie, D.H. (eds.), Geology of Australian and Papua New Guinean Mineral Deposits, The Australasian Institute of Mining and Metallurgy, Melbourne, p. 793799. Araújo, O.J.B.; Maia, R.G.N.; João, X.S.J.; Costa, J.B.S., 1988. A megaestruturação arqueana da Folha Serra dos Carajás. Congresso Latinoamericano de Geologia VII, Resumos Expandidos, p. 324-333. Avelar, V.G.; Lafon, J.M.; Correia Jr., F.C.; Macambira, M.J.B., 1999. O magmatismo arqueano da região de Tucumã, Província Mineral de Carajás: Novos dados geocronológicos. Revista Brasileira de Geociências, v. 29:453-460. Baker, T., 1998. Alteration, mineralization, and fluid evolution at the Eloise Cu-Au deposit, Cloncurry district, northwest Queensland, Australia. Economic Geology, v. 93:1213-1236. Bard, J. P., 1970. 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