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

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

MAGMA UNICAMP 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  Viscosidade: determina a sua mobilidade na crosta terrestre  depende da composição química (concentração de sílica), P, T e concentração de H2O.  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)

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

CRISTALIZAÇÃO MAGMÁTICA E CONCENTRAÇÃO DE METAIS UNICAMP Geologia Econômica (GE-803) 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 B,F,Cl,PO42-, metais

CRISTALIZAÇÃO MAGMÁTICA E CONCENTRAÇÃO DE METAIS UNICAMP Geologia Econômica (GE-803) CRISTALIZAÇÃO MAGMÁTICA E CONCENTRAÇÃO DE METAIS  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 Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA: SEPARAÇÃO E DEPOSIÇÃO DE CRISTAIS Intrusão acamadada de olivina gabro www.geo.aau.dk/english/research/minpetr/mcp/index.html - Noruega

SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA: SEPARAÇÃO E DEPOSIÇÃO DE CRISTAIS Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA: SEPARAÇÃO E DEPOSIÇÃO DE CRISTAIS Cristalização fracionada e deposição por gravidade 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  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 suspensão  cristais mais densos concentram-se no assoalho da câmara Sem convecção  camada de silicatos + minerais densos

Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP DEPÓSITOS MAGMÁTICOS Depósitos magmáticos encontram-se geneticamente ligados à evolução de magmas alojados na crosta (continental ou oceânica). 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 SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA Separação e deposição de cristais Depósitos de cromita Depósitos de Ni-Cu±Co Depósitos de EGP Depósitos de Ti-V Separação e deposição de fundidos sulfetados Os depósitos associam-se a rochas máficas e ultramáficas.

DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA - DEPÓSITOS DE CROMITA Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA - DEPÓSITOS DE CROMITA Depósitos Estratiformes  45% da produção mundial e 95% das reservas  cromita - grupo dos espinélios (Fe, Mg) (Al,Cr) 2O4)  cromita é a única fonte de crômio Alternância de camadas de cromita em complexo máfico-ultramáfico. Camadas não excedem alguns metros de espessura; kms de extensão lateral.

DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA  Depósitos estratiformes de Cr, Ni-Cu±Co, EGP, Fe-Ti-V Cumulados de ferrogabro a diorito Camadas de magnetita ricas em V e Ti Ex: Bushveld (África do Sul) Cumulados de gabro e gabro-norito  Rocha hospedeira:  intrusões ígneas acamadadas (diques e sills)  rochas máficas/ultramáficas (dunitos, peridotitos, piroxenitos, gabros, noritos e anortositos) Cumulados de anortosito e gabro Camadas de cromita ricas em EGP Ex: Merensky Reef, Bushveld (África do Sul) Norito, anortosito Cumulados de piroxenito Camadas de cromita Ex: Bushveld (África do Sul)  Situam-se em terrenos granito-gnaisses e sequências vulcano- sedimentares Piroxenito, dunito Piroxenito, norito, gabro diques de norito e diabásio Sulfetos de Cu-Ni maciços ou disseminados na matrix Ex: Stillwater (USA)  Idade: geralmente précambrianos, Terciários podem ocorrer

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

DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA - DEPÓSITOS DE CROMITA Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA - DEPÓSITOS DE CROMITA  50% a mais de 95% de cromita fina (0,2 mm) com olivina, piroxênio, plagioclásio  textura cumulática  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) http://www.smenet.org/opaque-ore/IX_T_2.htm

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

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

DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA - DEPÓSITOS DE CROMITA Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA - DEPÓSITOS DE CROMITA Depósitos Podiformes corpos lenticulares ou bolsões de cromita maciça ou disseminada sequências ofiolíticas: hospeda-se em dunitos nas porções ultramáficas basais e deformadas  originalmente depositados como corpos estratiformes em câmaras magmáticas  55% da produção mundial e 5% das reservas raramente atingem > 1 milhão de ton. mineralogia de minério: cromita ± magnetita ± ligas de Ru-Os-Ir ± minerais de EGP

COMO SE COMPORTAM NA CROSTA ONDE OS DEPÓSITOS SE FORMAM? UNICAMP Geologia Econômica (GE-803) CLASSIFICAÇÃO GEOQUÍMICA DOS ELEMENTOS  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 Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP SEPARAÇÃO E DEPOSIÇÃO DE FUNDIDOS SULFETADOS  S em magmas  elemento traço: minerais acessórios em rochas ígneas  pirita (FeS 2) mais comum  concentrações de sulfeto de ferro fundido + metais  concentram-se no assoalho da câmara com olivina e cromita  S tem solubilidade limitada em magmas silicáticos  diminui com a queda da temperatura  metais: Ni, Cu, Co, Au, Ag, EGP (Pt, Pd, Ir, Rh, Os, Ru)  pirrotita (FeS1-x), calcopirita (CuFeS2), pentlandita [(Fe,Ni)9]S8  Separa-se na forma de gotículas de um líquido imiscível Modelo da bola de bilhar

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

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

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

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

Depósitos de sulfetos magmáticos: Ni-Cu ± Co e EGP Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP DEPÓSITOS DE SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA Depósitos de sulfetos magmáticos: Ni-Cu ± Co e EGP 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) Kambalda (Austrália) Fortaleza de Minas (Brasil) Komatiítos

SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA:DEPÓSITOS ESTRATIFORMES Geologia Econômica (GE-803) UNICAMP SEGREGAÇÃO MAGMÁTICA:DEPÓSITOS ESTRATIFORMES Cr, Ni, Cu, Co, EGP, V, Ti Cromita podiforme Ambiente tectônico: áreas cratônicas précambrianas; rifts intracratônicos e greenstone belts

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