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UNICAMP DEPÓSITOS MINERAIS DE FILIAÇÃO MAGMÁTICA Roberto P. Xavier Instituto de Geociências – UNICAMP Disciplina: Geologia Econômica (GE-803)

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1 UNICAMP DEPÓSITOS MINERAIS DE FILIAÇÃO MAGMÁTICA Roberto P. Xavier Instituto de Geociências – UNICAMP Disciplina: Geologia Econômica (GE-803)

2 MAGMA: AGENTE FORMADOR DE DEPÓSITOS MINERAIS UNICAMP Geologia Econômica (GE-803)

3 Líquido silicático com tetraedros de SiO 4 e AlO 4 unidos por íons O -2 e cátions (Fe 2+, Mg +2, Ca +2, Na +, K + ) polimerização Fases sólidas neo-cristalizadas (silicatos, óxidos, sulfetos) Fases voláteis dissolvidas ou em processo de degaseificação (bolhas) H 2 O mais abundante; CO 2, H 2 S,, S, SO 2 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 H 2 O. MAGMA Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP

4 CONCENTRAÇÃO DE METAIS EM ROCHAS ÍGNEAS Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP

5 CRISTALIZAÇÃO MAGMÁTICA E CONCENTRAÇÃO DE METAIS 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-W Be-Nb- Ta-Li-ETR Geologia Econômica (GE-803) B,F,Cl,PO 4 2-, metais UNICAMP

6 CRISTALIZAÇÃO 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)

7 SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA: SEPARAÇÃO E DEPOSIÇÃO DE CRISTAIS Intrusão acamadada de olivina gabro - Noruega Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP

8 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/cm 3 cromita= 4,6 g/cm 3 ) baixa viscosidade do magma movimento convectivo na câmara mantém os silicatos em suspensão cristais 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: derrames superfície Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP

9 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 UNICAMP

10 DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA - DEPÓSITOS DE CROMITA 45% da produção mundial e 95% das reservas cromita - grupo dos espinélios (Fe, Mg) (Al,Cr) 2 O 4 ) cromita é a única fonte de crômio Depósitos Estratiformes Camadas não excedem alguns metros de espessura; kms de extensão lateral. Alternância de camadas de cromita em complexo máfico-ultramáfico. Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP

11 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- sedimentares Idade: 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, dunito Camadas 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 Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP

12 DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA Bushveld (África do Sul) Camadas de cromita, ricas em EGP; depósito de Platreef Amostra do Merensky Reef piroxenito cromita anortosito Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP

13 50% a mais de 95% de cromita fina (0,2 mm) com olivina, piroxênio, plagioclásio textura cumulática DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA - DEPÓSITOS DE CROMITA Mineralogia de minério: cromita ± ilmenita ± magnetita ± pirrotita ± pentlandita ± calcopirita ± minerais de EGP 500 m Exemplos: Complexo de Bushveld (África do Sul) Great Dyke (Zimbabwe) Complexo de Stillwater (USA) Campo Formoso (Brasil) Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP

14 DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA Depósitos de Cromita Podiforme Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP

15 OFIOLITOS peridotitos Diques acamadados Gabro com acamamento ígneo Lavas almofadadas Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP

16 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 Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP

17 CLASSIFICAÇÃO GEOQUÍMICA DOS ELEMENTOS Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP 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?

18 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 (FeS 1-x ), calcopirita (CuFeS 2 ), pentlandita [(Fe,Ni) 9 ]S 8 Modelo da bola de bilhar concentram-se no assoalho da câmara com olivina e cromita concentrações de sulfeto de ferro fundido + metais Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP

19 Barnes & Maier (1999) Geologia Econômica (GE-803)

20 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 (FeS 2 ) + pirrotita (FeS) + calcopirita (CuFeS 2 ) + pentlandita [(Ni,Fe) 9 S 8 ] Maiores depósitos são de idade arqueana e proterozóica Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP

21 Depósito de Sudbury (Canadá) Geologia Econômica (GE-803) DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA Depósitos de sulfetos magmáticos: Ni-Cu ± Co e EGP UNICAMP

22 Piroxenito, norito, gabro diques de norito e diabásio Sulfetos de Cu-Ni maciços ou disseminados na matrix Ex: Stillwater (USA) Piroxenito, dunito Camadas 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) Geologia Econômica (GE-803) DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA Depósitos de sulfetos magmáticos: Ni-Cu ± Co e EGP UNICAMP

23 Exemplos Áreas Cratônicas: Derrames de basalto Complexos estratiformes Ni-Cu EGP NorilsK-Talnakh (Rússia) Complexo Duluth (USA) Sudbury (Canadá) Merensky reef, Bushveld (Áfr. do Sul) Great Dyke (Zimbabwe) Komatiítos Kambalda (Austrália) Fortaleza de Minas (Brasil) Geologia Econômica (GE-803) DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA Depósitos de sulfetos magmáticos: Ni-Cu ± Co e EGP UNICAMP

24 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) UNICAMP

25 Geologia Econômica (GE-803) DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA UNICAMP 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


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