Gênese de depósitos minerais
Alteração Hidrotermal
ALTERAÇÃO ALTERA ÇÃO HIDROTERMAL
Em depósitos hidrotermais as rochas hospedeiras geralmente mostram efeitos efe itos de rea reação ção com os flui fluidos dos hidrotermais hidr otermais Rocha e flui fluido do procuram proc uram atingi atingirr o equilíbrio químico Resu Re sultado ltado é um u m halo/e halo /envelop nvelope e ou uma um a zona zona de alteração Concentra-se em regiões da cro crost sta a onde oco ocorrem rrem grandes movim mo vimentações entações de fluid fluidos os hidroterma hidrot ermais is A ext ex t en enss ão da d a alt al t er eraç ação ão po p o d e ser s er med m edii d a em mm m m ’s a km k m ’s
Alter Al teração ação di dist stal al
Al ter teração ação proximal
mineralização
ALTERAÇÃO ALTERA ÇÃO HIDROTERMAL
Em depósitos hidrotermais as rochas hospedeiras geralmente mostram efeitos efe itos de rea reação ção com os flui fluidos dos hidrotermais hidr otermais Rocha e flui fluido do procuram proc uram atingi atingirr o equilíbrio químico Resu Re sultado ltado é um u m halo/e halo /envelop nvelope e ou uma um a zona zona de alteração Concentra-se em regiões da cro crost sta a onde oco ocorrem rrem grandes movim mo vimentações entações de fluid fluidos os hidroterma hidrot ermais is A ext ex t en enss ão da d a alt al t er eraç ação ão po p o d e ser s er med m edii d a em mm m m ’s a km k m ’s
Alter Al teração ação di dist stal al
Al ter teração ação proximal
mineralização
Estilos de Alteração Hidrotermal Não existe consenso na definição dos estilos de alteração hidrotermal na literatura, reflexo dos diferentes critérios aplicados na descrição e classificação dos depósitos minerais, mas os estilos mais comuns são: - Fissural: substituições ou preenchimentos em veios e/ou fraturas,
com atuação em até alguns centímetros ao redor - Pervasivo: substituição total ou da maior parte dos minerais
originais da rocha, resultando na obliteração parcial ou total das texturas originais - Pervasivo seletivo: caracterizado pela substituição de
determinados minerais da rocha, como, por exemplo, a substituição de determinados megacristais, resultando em texturas pseudomórficas.
ALTERAÇÃO HIDROTERMAL Pode envolver mudanças: na cor na textura na mineralogia na química da rocha
Notar a mudança de coloração da rocha entre a zona distal (escura), intermediária (clara) e proximal (amarelada - bleaching) de alteração hidrotermal em sequência de rocha metassedimentar. Mina de Au Sunrise Dam (Austrália) (Eilu et al., 1999).
Alteração hidrotermal • Argílica – argilo-minerais (dickita, caolinita, pirofilita, montmorillonita) •
(Na,Ca) 0.33(Al,Mg) 2Si4O10(OH)2·nH 2O
• Sericitização
3KAlSi3O8 + 2H+ KAl 3Si 3O10 (OH)2 + 6SiO2 + 2K+ Feldspato potássico Sericita Sílica [Ca, Na]AlSi 3O8 + K + + 2H+ Plagioclásio e Albi ta
KAl 3Si 3O10 (OH)2 + 6SiO2 + 3[Na+, Ca+]
Sericita
Sílica
• Propilítica -
Clorita, calcita e epidoto subordinado. Os minerais máficos são alterados fortemente e o plagioclásio menos;
• Cloritização 4H+ + 2K(Mg,Fe)3(Si 3 Al)O10(OH)2 Al(Mg,Fe)5(Si 3 Al)O10(OH)8 + (Mg,Fe)2+ + K+ + 3SiO2 Biotita Clorita Quartzo
• Carbonatização – calcita, dolomita, magnesita, siderita • Potássica – biotita, microclínio • Silicificação – quartzo, calcedônia
ESTILOS DA ALTERAÇÃO HIDROTERMAL
TIPOS DE ALTERAÇÃO HIDROTERMAL ARGÍLICA AVANÇADA grupo da caolinita + dickita pirofilita [Al 2Si 4O10(OH)2] diásporo alunita [KAl 3(OH)6(SO4)2] andalusita 2KAl 3Si 3O10(OH)2 + 2 H+ = 3Al 2Si 2O5 (OH)4 + 2K + muscovita/sericita
pH< 4
caolinita
intensa lixiviação de álcalis e Ca2+ por fluidos ácidos ARGÍLICA grupo da caolinita dickita [Al 4Si 4O10(OH)8] illita-smectita alteração de plagioclásio pH= 4 - 5; T< 200 - 250°C
montmorillonita
Caolinita, dickita, turmalina)
A sericita
piroflita
(topázio,
alunita
ARGÍLICA AVANÇADA
C
A
K
A= Al 2O3 K= K + e Na+ F= Fe2+ e Mg 2+ C= CaO
F
K
Caolinita, halloisita, montmorillonita
ARGÍLICA C
pirita
calcita
biotita clorita
F
pirita
Hydrothermalized rhyolitic volcanic breccia (Iriri area)
Pyrophyllite and illite
Diaspore, pyrophyllite and i llite
Alteração Argílica Intermediária e Avançada - Caracterizam-se pela atuação de um intenso metassomatismo de H+ (lixiviamento ácido) num intervalo de temperaturas entre 100 e 300 o C onde argilo-minerais são formados principalmente pela substituiç ão do plagioclásio e de silicatos m áficos, essencialmente hornblenda e biotita. - Internamente, zonas de alteração argílica gradam para zonas de alteração sericítica e, externamente, para zonas de alteração propilítica. - No entanto, a lixiviação de cátions dos alumino-silic atos pode favorecer um enriquecimento em sílica e, portanto, estas zonas podem também gradar para zonas silicificadas como exemplificado na seguinte reação, na qual são removidos elementos relativamente imóveis. 0,5Al 2Si 2O5(OH)4 + 3H+ = SiO2 + 2,5H2O + Al 3+ caolinita quartzo - A sílica, produto da hidról ise de silicatos nas zonas argílicas, não se cristaliza no local da alteração. Se em um dado depósito o processo de alteração argílica e sericítica são contemporâneos, pode ocorrer difusão de sílica em direção ao condu to, sendo que, pelo menos uma parte dela se fixa como quartzo na zona de alteração sericítica.
- Zonas de alteração argílic a intermediária caracterizam-se pela presença de montmorillonita, illita, clorita, argilas do grupo da caolinita (caolinita, dickita, halloisita, allofana) e pouca sericita. K, Ca, Mg e Na podem não ser c ompletamente lixiviados e o feldspato potássic o pode permanecer inalterado. Localmente pode haver abundância de biotita e de clorita. Na Figura 17d podem ser vistas as assembléias minerais presentes nestas zonas de alteração, segundo Meyer & Hemley (1967). - Os minerais típicos das zonas de alteração argílic a avançada são dickita, caolinita, pirofilit a, barita, alunita e diásporo, podendo também estarem presentes sulfetos (covellita, digenita e enargita), topázio, turmalina e uma variedade de argilas amorfas. Em sistemas acima de 300 o C a lixiviação de cátions po de produzir assembléias com pirofilita, andalusita, quartzo, topázio e pirita. - A alteração alunític a é uma modalidade de alteração argílica avançada. Quando o protól ito é constituído por uma roc ha rica em Al e no fluido há abundância de íons de s ulfato, a alunita pode predominar. O grupo dos minerais de alunita inclui também natroalunita (K é substituído pelo Na) e jarosita (Al é substituído pelo Fe) e podem estar presentes caolinita, sericita, pirit a, barita, hematita, calcedônia e opala.
TIPOS DE ALTERAÇÃO HIDROTERMAL SERICÍTICA sericita + quartzo máficos
substituição de feldspato, mica e minerais
T= 200 - 250°C pH= 4 - 6
Sericita subs titui feldspato. Mina de Silver Bell, Ari zona. 25X, largur a = 3mm.
http://www.mines.utah.edu/~wmep/54598/54598files/Atlas/atlasgif/
3KAlSi 3O8 + 2H+(aq)
KAl 3Si 3O10(OH)2 + 6SiO2 + 2K +(aq) HIDRÓLISE
K-feldspato
muscovi ta/sericita
quartzo
Alteração Sericítica - Este tipo de alteração é por vezes chamada de alteração filítica pela classificação utilizada por Burnham (1962). - Esta classificação gerou muita confusão no uso do termo filítico pois na verdade biotita, quando presente, encont ra-se associada a zonas de alteração potássica e, sericita, a zonas de alteração sericítica, conforme classificação de Meyer & Hemley (1967). - Assim, o termo alteração sericítica é mais apropri ado já que a assembléia típica que representa estas zonas de alteração é quartzo-sericita-pirita (QSP). - Nesta assembléia o termo sericita refere-se a micas brancas di-octaédricas de granulação fina, podendo ser muscovita, paragonita, phengita, fuchsita ou roscoelita. - O termo pirita está essencialmente representado por pirita e, secundariamente, por calcopirita e molibdenita. - Os sulfetos podem representar até 20% do volume da rocha. - Outras fases minerais que geralmente estão presentes nestas zonas de alteração são f eldspato potássico, caolinita, calcita, biotita, rutilo, anidrit a, apatita, hidromuscovita e illita (Hemley & Jones, 1964; Meyer & Hemley, 1967; Pirajno, 1992).
(topázio, turm alina)
A Sericita (fengita)
K
SERICÍTICA
A= Al 2O3 K= K + e Na+ F= Fe2+ e Mg 2+ C= CaO
F pirita
C
TIPOS DE ALTERAÇÃO HIDROTERMAL PROPILÍTICA epidoto, clorita, carbonato substituição de plagioclásio e biotita-hornblenda
sericita zeólitas
magnetita
pH neutro a alcalino
pirita
Clorita e calcita substitui biotita. Mina de Cu-Au de Bingham, Utah. 50X, largura= 2mm http://www.mines.utah.edu/~wmep/54598/54598files/Atlas/atlasgif/
PROPILÍTICA
A
zeólitas epidoto
K A= Al 2O3 K= K + e Na+
ankerita
Albita, FK
C calcita
clorita
F= Fe2+ e Mg 2+ C= CaO
F
Pirita, pirrotita, siderita
magnetita,
hematita,
Alteração Propilítica -O termo propilite de Von Richtofen foi adotado por Becker (1882, em
Meyer & Hemley, 1967) para designar os andesitos alterados de Comstoc k Lode, Nevada, USA. - A alteração propilítica propriamente dita caracteriza-se pela adição de
H2O, CO2 e, localmente S, havendo um metassomatismo de H+ e remoção pouco intensa de cátions metálicos. A adição de H2O provoca a hidratação dos alumino-silic atos e os minerais típicos destas zonas de alteração são epidoto, clorita, carbonatos, albita, feldspato potássic o e pirita, podendo, localmente, ser comum a presença de sericita, óxidos de Fe, montmorillonita e zeólita (Meyer & Hemley, 1967). - Albitização intensa, cloritização e carbonatização das rochas encaixantes são cons iderados separadamente, reservando os autores o termo de alteração propi lítica para alterações onde o m etassomatismo de H+ não é intenso (Meyer & Hemley (1967).
TIPOS DE ALTERAÇÃO HIDROTERMAL POTÁSSICA formação de K-feldspato e/ou bioti ta secundários
pH neutro a alcalino
clorita
magnetita
hematita
sulfetos (pirita e calcopiri ta)
Metassomatismo alcalino e, em particular, alteração potássica de silicatos Nos estágios finais da consolidação de uma massa ígnea desenvolvem-se fluidos alcalinos altamente salinos, com temperaturas em to rno de 800 a 600 o C, que provocam uma ampla alteração potássica ou sódica. Estes fluidos prom ovem reações de troca e crescimento subsolidus de novas fases minerais. Os processos subsolidus que ocorrem neste tipo de alteração incluem: (a) um intercâmbio d e base nos feldspatos, especialmente de Na por K ou de K por Na (b) mudanças no estado estrutural dos feldspatos (c) Albitização (d) Microclinização (e) crescimento de micas tri-octaédricas.
Albitização - Nas alterações prop ilíticas típicas a albita é gerada pela concentração do Na liberado a partir da quebra do pl agioclásio mais cálcico. - Os autores Meyer & Hemley (1967) reservam o term o albitização para processos onde o s ódio é introduzido metassomaticamente. Quando o metassomatismo sódi co é intenso quase todo o material aluminoso é convertido para plagioclásio branco ric o em Na, podendo localmente estar associ ado a um anfiból io rico em Na. - A composição do novo plagioclásio varia entre albita pura e oligoclásio sódico e podem ser encontrados os minerais típicos da alteração propi lítica, especialmente epidoto. - Em rochas intensamente albitizadas os sulfetos norm almente não são abundantes, estando c omumente acompanhados por óxidos de Fe
Batalha Granite hydrothermal alteration sequence started by strong Na-metasomatism
Least-altered granite
Na+ (white) and K + metasomatism (red)
Propylitic alteration Juliani et al. (2002)
Batalha Granite hydrothermal alteration sequence starting with an initial weak Na-metasomatism
Leastaltered granite
Weak Na+ metasomatism and K+ metasomatism
Pervasive propylitic alteration
Fissural propylitic alteration
Sericitic alteration Juliani et al. (2002)
Alteração Clorítica - A predomi nância de clorita em zonas de alteração hidrotermal deve-se à grandes adições de Mg e/ou de Fe nestas zonas. - A clorita pode estar presente sozinha, ou acompanhada de quartzo, sericita ou de turmalina, em assembléias minerais simples, sendo que, em geral, está associada pelo menos com pequenas quantidades dos outros minerais típicos das zonas de alteração propilítica. - Paragonita, cloritói de, talco, septeclorita e anfiból ios podem também estar presentes, assim como anidrita. - Os sulfetos comumente encontrados são pirita e pirrotita, em concentrações desde abundantes até escassas.
Carbonatização - Sericita, clorita e carbonatos são os minerais mais comuns
produzidos por alteração hidrotermal, onde Mg, Fe, Ca e Mn são os principais metais fixados nos carbonatos. - O significado químico do termo alteração carbonática pode variar
muito. A dolomitização de carbonatos envolve um intenso metassomatismo de Mg, que atua através do processo de intercâmbio de base. - Geralmente está associado a zonas de alteração propilítica de
rochas aluminosas. No entanto a carbonatização de rochas silcáticas está geralmente associado à in trodução metassomática de CO32-, que pode se dar em uma ampla gama de ambientes geológicos.
POTÁSSICA
A
K FK
A= Al 2O3 K= K + e Na+
ankerita
biotita clorita
F= Fe2+ e Mg 2+ C= CaO
F
Pirita, magnetita, hematita, siderita
C calcita
pH
SUBPROPILÍTICA
ARGÍLICA
a r u t a r e p m e t
ARGÍLICA AVANÇADA
PROPILÍTICA
l a n o z o s e m
Anf Cb Anf Cpx Cpx Gr
l a n o z o p i h
SERICÍTICA POTÁSSICA SKARN Sílica alunita
Al-K
caolinita
I-K
illita
clori ta
l a n o z i p e
Bi Kf
Ca-Si
Diagramas atividade-atividade
ALTERAÇÃO HIDROTERMAL: A INFLUÊNCIA DA RAZÃO FLUIDO/ ROCHA
100 ) . l o v % ( 80 a c i g ó l 60 a r e n i M40 o ã ç i s 20 o p m o C 0 0
esfeno
hematita ilmenita clorita
albita quartzo 20 40 60 80 100 Razão água do mar/basalto
120
F/R
rocha máfica
0-2
cl + ab + ep + act
2-35
cl + ab + ep + act + qtz
35-50
cl + ab + qtz
> 50
cl + qtz
Dissolução química de elementos traço (metais) a partir de um grande volume de rocha (10 - 1000 km3)
Migração do fluido e sua canalização ao longo de estruturas na crosta (e.g. falhas, zonas de cisalhamento)
POUCO FLUIDO, MUITA ROCHA VERSUS MUITO FLUIDO, POUCA ROCHA
Precipitação química de minerais de minério formando um depósito mineral (< 1 km 3)
Zn-Pb-(Cu-Au) de Aripuanã (MT)
Alteração distal sericítica
Alteração proximal clorítica
Mineralização de Znesfalerita (ZnS)
...E MAIS ALTERAÇÃO HIDROTERMAL
Sulfetação em rocha metassedimentar substituição de siderita por pirita relacionada a veios de quartzo discordantes. Mina de Au de Cuiabá - Quadrilátero Ferrífero
FeCO3 + 2H2S = FeS2 + CO2 + 2H2O
ALTERAÇÃO – DEPÓSITOS DE Cu-Au – CARAJÁS (PA) Apatite
Na
cpy
Na-Ca
Act
Na-Ca
Act + mgt
Mina de Cu-Au de Sossego – Corpo Sequeirinho calcopirita, pirita, sigenita
Act + mgt
TIPOS DE ALTERAÇÃO HIDROTERMAL
SKARN Associação de silicatos de Ca e ricos em Fe (anfibólios, piroxênios, granadas, epidoto-zoisita) que substituem rochas carbonáticas. Adição significativa de Si, Al, Fe e Mg. GREISEN Alteração dominada por quartzo (60%), muscovita (30%) e topázio, com turmalina, fluorita, rutilo, cassiterita, wolframita e magnetita como acessórios comuns. Ocorre geralmente associada a granitos.