UNICAMP DEPDEPÓÓSITOS MINERAIS DE FILIASITOS MINERAIS DE FILIAÇÃÇÃO O MAGMMAGMÁÁTICATICA

Roberto P. XavierRoberto P. Xavier

InstitutoInstituto de de GeociGeociêênciasncias –– UNICAMPUNICAMP

DisciplinaDisciplina: : Geologia EconGeologia Econôômica mica (GE(GE--803)803)

MAGMA: AGENTE FORMADOR DE DEPÓSITOS MINERAIS

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Geologia Econômica (GE-803)

Líquido silicático com tetraedros de SiO4 e AlO4 unidos por íons O-2 e cátions (Fe2+,

Mg+2, Ca+2, Na+, K+) polimerização

Fases sólidas neo-cristalizadas (silicatos, óxidos, sulfetos)

Fases voláteis dissolvidas ou em processo de degaseificação (bolhas) H2O mais

abundante; CO2, H2S,, S, SO2 e HCl em concentrações significativas e metais.

T= 650°C a 1200°C (lavas; fusão do granito em laboratório)

Viscosidade: determina a sua mobilidade na crosta terrestre depende da

composição química (concentração de sílica), P, T e concentração de H2O.

MAGMA Geologia Econômica (GE-803)

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CONCENTRAÇÃO DE METAIS EM ROCHAS ÍGNEASGeologia Econômica (GE-803)

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1500°C olivina Zircão Apatita

Dunito

1300°C

Ortopiroxênio

Cromita (FeCr2O4)

Plagioclásio Ca (anortita)

Peridotito

1100°C 900°C

Clinopiroxênio hornblenda

Magnetita ilmenita

Gabro

800°C

Biotita +

K-feldspato +

Na (albita)

Diorito Monzonito Granito

600°C

Quartzo Muscovita

500 – 300°C Fluido magmático

Pegmatitos

CRISTALIZAÇÃO MAGMÁTICA E CONCENTRAÇÃO DEMETAIS

Cr, Ti, V,Fe (ox)

Ni,Cu, EGP(Pt,Pd,Ir,Rh,Os,Ru)

W-Mo-Sn-Cu-

Mn-Ag-Au

Zn-Pb-

Sn-U-WBe-Nb-Ta-Li-ETR

Geologia Econômica (GE-803)

B,F,Cl,PO42-,

metais

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UNICAMPCRISTALIZAÇÃO MAGMÁTICA E CONCENTRAÇÃO DE

METAIS

Geologia Econômica (GE-803)

Raio iônico e carga: fatores que determinam a ordem preferencial de fracionamento de

metais entre mineral – fundido – fase fluida

Potencial iônico (PI)=

carga/RI

Elementos incompatíveis:

(1) elementos de grande raio

iônico (LILE; PI < 2)

(2) elementos de grande força

de campo (HFSE; PI > 2)

SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA: SEPARAÇÃO E DEPOSIÇÃO DE CRISTAIS

Intrusão acamadada de olivina gabrowww.geo.aau.dk/english/research/minpetr/mcp/index.html - Noruega

Geologia Econômica (GE-803)

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SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA: SEPARAÇÃO E DEPOSIÇÃO DE CRISTAIS

Cristalização fracionada e deposição por gravidade

alta densidade em relação aos minerais formadores de rocha

olivina= 3,6 g/cm3

cromita= 4,6 g/cm3)

baixa viscosidade do magma movimento convectivo na

câmara mantém os silicatos em

suspensãocristais mais densos

concentram-se no assoalho da câmara

Sem convecção camada de silicatos + minerais densos

Fusão no manto/crosta

magma máfico

Colocação em níveis crustais rasos

Cristalização e

diferenciação de fundido silicático

Intrusão

Injeção de magmas e mineralização

Diques e sills

Extrusão: derramessuperfície

Geologia Econômica (GE-803)

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DEPÓSITOS MAGMÁTICOS

Separação e deposição de cristais

Depósitos magmáticos encontram-se geneticamente ligados à evolução de magmas alojados na crosta (continental ou oceânica).

Geologia Econômica (GE-803)

Separação e deposição de fundidos sulfetados

DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA

Os depósitos associam-se a rochas máficas e ultramáficas.

Minerais acessórios de Cr, Ti, V e Fe (óxidos), Ni, Cu e EGP (sulfetos) formam-se no estágios iniciais de cristalização do magma

Depósitos de cromita

Depósitos de Ni-Cu±Co

Depósitos de EGP

Depósitos de Ti-V

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DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA -DEPÓSITOS DE CROMITA

45% da produção mundial e 95% das reservas

cromita - grupo dos espinélios (Fe, Mg) (Al,Cr) 2O4)cromita é a única fonte de crômio

Depósitos Estratiformes

Camadas não excedem alguns metros de espessura; kms de extensão lateral.

Alternância de camadas decromita em complexomáfico-ultramáfico.

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DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA

Rocha hospedeira:

intrusões ígneas acamadadas(diques e sills)

rochas máficas/ultramáficas(dunitos, peridotitos, piroxenitos, gabros, noritos e anortositos)

Situam-se em terrenos granito-gnaisses e sequências vulcano-sedimentaresIdade: geralmente

précambrianos, Terciários podem ocorrer

Piroxenito, norito, gabro

diques de norito e diabásio

Sulfetos de Cu-Ni maciços ou disseminados na matrix

Ex: Stillwater (USA)

Piroxenito, dunitoCamadas de cromita

Ex: Bushveld (África do Sul)

Norito, anortosito

Cumulados de piroxenito

Camadas de cromita ricas em EGP

Ex: Merensky Reef, Bushveld (África do Sul)

Cumulados de anortosito e gabro

Cumulados de gabro e gabro-norito

Cumulados de ferrogabro a diorito

Camadas de magnetita ricas em V e Ti

Ex: Bushveld (África do Sul)

Depósitos estratiformes de Cr, Ni-Cu±Co, EGP, Fe-Ti-V

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DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA

Bushveld (África do Sul)

Camadas de cromita, ricas em EGP; depósito de Platreef Amostra do Merensky Reef

piroxenito

cromita

anortosito

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50% a mais de 95% decromita fina (0,2 mm) comolivina, piroxênio, plagioclásio

textura cumulática

DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA -DEPÓSITOS DE CROMITA

Mineralogia de minério:cromita ± ilmenita ± magnetita ±

pirrotita ± pentlandita ±calcopirita ± minerais de EGP

500 µm

Exemplos:Complexo de Bushveld (África do Sul)Great Dyke (Zimbabwe)Complexo de Stillwater (USA)Campo Formoso (Brasil) http://www.smenet.org/opaque-ore/IX_T_2.htm

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DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA

Depósitos de Cromita

Podiforme

Geologia Econômica (GE-803)

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OFIOLITOSperidotitos

Diques acamadados

Gabro com acamamento ígneo

Lavas almofadadas

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DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA - DEPÓSITOS DE CROMITA

corpos lenticulares ou bolsões de cromita maciça ou disseminada

Depósitos Podiformes

55% da produção mundial e 5% das reservas raramente

atingem > 1 milhão de ton.

originalmente depositados como corpos estratiformes em câmaras magmáticas

sequências ofiolíticas: hospeda-se em dunitos nas porções ultramáficas basais e deformadas

mineralogia de minério:cromita ± magnetita ± ligas de Ru-Os-Ir ± minerais de EGP

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CLASSIFICAÇÃO GEOQUÍMICA DOS ELEMENTOSGeologia Econômica (GE-803)

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Ni, EGP e Au – siderófilos concentram-se no núcleo da Terra

Cu, Ag – calcófilos presentes no núcleo e manto da Terra

COMO SE COMPORTAM NA CROSTA ONDE OS

DEPÓSITOS SE FORMAM?

SEPARAÇÃO E DEPOSIÇÃO DE FUNDIDOS SULFETADOS

S em magmas

elemento traço: minerais acessórios em rochas ígneas pirita (FeS 2) mais comum

S tem solubilidade limitada em magmas silicáticos diminui com a queda da temperatura

Separa-se na forma de gotículas de um líquido imiscível

metais: Ni, Cu, Co, Au, Ag, EGP (Pt, Pd, Ir, Rh, Os, Ru)

pirrotita (FeS1-x), calcopirita (CuFeS2), pentlandita [(Fe,Ni)9]S8

Modelo da bola de bilhar

concentram-se no assoalho da câmara com olivina e cromita

concentrações de sulfeto de ferro fundido + metais

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Barnes & Maier (1999)

Geologia Econômica (GE-803)

DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA

Depósitos de sulfetos magmáticos: Ni-Cu ± Co e EGP

Depósitos associam-se a intrusões máficas/ultramáficas complexos acamadaos, sills e derrames máficos e ultramáficos (komatiítos) em crosta oceânica e continental

Minério maciço ou disseminado: base do derrame/intrusão contém sulfeto maciço e grada para sulfeto disseminado

Mineralogia do minério: pirita (FeS2) + pirrotita (FeS) + calcopirita (CuFeS2) + pentlandita [(Ni,Fe)9S8]

Maiores depósitos são de idade arqueana e proterozóica

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Depósito de Sudbury (Canadá)

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DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA

Depósitos de sulfetos magmáticos: Ni-Cu ± Co e EGPUNICAMP

Piroxenito, norito, gabro

diques de norito e diabásio

Sulfetos de Cu-Ni maciços ou disseminados na matrix

Ex: Stillwater (USA)

Piroxenito, dunitoCamadas de cromita

Ex: Bushveld (África do Sul)

Norito, anortosito

Cumulados de piroxenito

Camadas de cromita ricas em EGP

Ex: Merensky Reef, Bushveld (África do Sul)

Cumulados de anortosito e gabro

Cumulados de gabro e gabro-norito

Cumulados de ferrogabro a diorito

Camadas de magnetita ricas em V e Ti

Ex: Bushveld (África do Sul)

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DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICADepósitos de sulfetos magmáticos: Ni-Cu ± Co e EGPUNICAMP

Exemplos

Áreas Cratônicas:

Derrames de basalto

Complexos estratiformes

Ni-Cu EGP

Noril’sK-Talnakh (Rússia)Complexo Duluth (USA)

Sudbury (Canadá) Merensky reef ,Bushveld (Áfr. do Sul)Great Dyke (Zimbabwe)Komatiítos

Kambalda (Austrália)Fortaleza de Minas (Brasil)

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DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA

Depósitos de sulfetos magmáticos: Ni-Cu ± Co e EGPUNICAMP

SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA:DEPÓSITOS ESTRATIFORMES

Ambiente tectônico: áreas cratônicas précambrianas; rifts intracratônicos e greenstone belts

Cr, Ni, Cu, Co, EGP, V, Ti

Cromita podiforme

Geologia Econômica (GE-803)

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Geologia Econômica (GE-803)

DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICAUNICAMP

Fusão parcial no manto

transferência do magma para a crosta

Formação ou cristalização de fases coletoras de metais

Se fase líquida sulfetada:

Fe, Os, Ir, Ru e Rh nos cumulados

Cu, Au, Ag, Pt, e Pd no líquido residual