UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA /INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

TESE DE DOUTORADO N^o 8

MÁRCIO DIAS SANTOS

RESUMO

O depósito de Au-Cu do Cumaru situa-se nos domínios da Província Mineral de Carajás, sudeste do Estado do Pará, 100 km a oeste da cidade de Redenção. O depósito do Cumaru é hospedado em cúpulas de granitóides arqueanos (Granodiorito Cumaru) intrusivos em sítios transtensionais da zona de cisalhamento dextral da Serra Ruim, com terminação em rabo de cavalo, que corta a sequência vulcano-sedimentar milonítica do Grupo Gradaús no flanco sul do greenstone belt de Gradaús. O pluton principal (stock do Cumaru) exibe uma textura isotrópica e se colocou em condições tarditectônica. Por outro lado, os stocks de Maria Bonita, com formas sigmoidais, evidenciam condições sintectônicas para sua colocação.
As características petrográficas e geoquímicas do Granodiorito Cumaru são compatíveis com granitóides cálcio-alcalinos do tipo I relacionados a arcos vulcânicos. A baixa razão inicial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr do Granodiorito Cumaru indica uma fonte de natureza mantélica, ou de curta residência crustal, para o magma granodiorítico. As rochas vulcânicas, associadas ao Granodiorito Cumaru, compõem uma suite cálcio-alcalina bimodal relacionada à evolução do greenstone belt.
O depósito do Cumaru é predominantemente representado por um sistema de filões bem desenvolvido com direções preferenciais NE-SW, na borda NW do stock do Cumaru, concordantes com falhas e fraturas extensionais de segunda ordem do cisalhamento principal da serra Ruim. Esta situação estrutural propiciou a abertura de espaço e a migração dos fluidos que lá depositaram o minério aurífero em veios de quartzo. Associados aos grandes filões, ocorrem enxames de filonetes com padrão stockwork e com mineralização disseminada, hospedados em rochas intensamente alteradas hidrotermalmente. Tanto no minério venular como no disseminado o ouro acompanha a fase sulfetada que é dominada pela pirita. Calcopirita, bismutinita e mais raramente molibdenita e magnetita também ocorrem no minério.
O tipo de alteração hidrotermal dominante no depósito do Cumaru é a alteração fílica que ocorre de maneira pervasiva envolvendo os corpos mineralizados. Essa alteração é representada por uma rocha brehóide constituída por sericita + quartzo + pirita, com epidoto e clorita subordinados. Mais restritamente, ocorrem a alteração propilítica (clorita + epidoto + albita + calcita) e a alteração potássica (K-feldspato) em porções localizadas e envolvidas pela alteração fílica que se superpôs às outras duas.
Três tipos de fluidos foram identificados nos veios de quartzo do depósito do Cumaru. Fluidos aquo-carbônicos, imiscíveis durante a formação do depósito, e representados por uma série de inclusões com grau de preenchimento (F) variando de zero (inclusões carbônicas) até em torno de 0,9 em inclusões aquo-carbônicas saturadas (salmouras). Esses fluidos foram interpretados como relacionados ao cisalhamento da Serra Ruim. O segundo tipo de fluido compreende salmouras do sistema H₂O-NaCl-KCl-CaC₂L , interpretadas como relacionadas ao magma residual do granodiorito. O terceiro tipo de fluido corresponde à inclusões aquosas não saturadas tardias, consideradas como água meteórica.
As condições de T-P para a formação do depósito aurífero foram estabelecidas através do geotermômetro da clorita e isócoras calculadas a partir dos dados microtermométricos das inclusões fluidas. As condições de T-P calculadas situam-se entre 300-350⁰C e 1,3 a 3,8 Kb. Os baixos valores de fO₂ dos fluidos mineralizantes do Cumaru e a associação paragenética do Au com sulfetos, sugerem que o enxofre encontrava-se no estado reduzido e, nestas condições, o Au deve ter sido transportado predominantemente como tio-complexos na forma Au(HS)₂
A mistura dos fluidos aquo-carbônicos com as salmouras H₂O-NaCl-KCl-CaC₂L foi considerado o principal mecanismo que teria provocado a deposição do ouro. Essa mmistura provocou o aumento dafO₂ e diminuição do pH, favorecendo a precipitação do Au. A interação fluido-rocha também patrocinou a deposição do ouro através da redução da fO₂ e fS₂ , em consequência de reações de hidrólises envolvidas nas alterações fílica e propilítica.
Os estudos dos isótopos estáveis estabeleceram importantes restrições com relação às possíveis fontes para os fluidos mineralizantes do depósito do Cumaru. Enquanto que os valores de d ¹⁸O e d D são compatíveis com água metamórfica, provavelmente com alguma interação de fluidos magmáticos, os dados de d ¹³C para o CO₂ das inclusões fluidas, são característicos de fluidos geotermais, possivelmente de procedência mantélica.
As características geológicas, estruturais, geoquímicas e isotópicas, bem como o sistema de fluidos do depósito do Cumaru, são compatíveis tanto com depósitos de ouro tipo lode arqueano em zonas de cisalhamnento, como com depósitos porfiríticos que ocorrem tipicamente em cúpolas de granitóides de arcos magmáticos fanerozóicos. Tal situação sugere a participação tanto do cisalhamento como do magmatismo granodiorítico na gênese do depósito de ouro mesotermal do Cumaru.

  
 
UNIVERSITY OF BRASILIA / INSTITUTE OF GEOSCIENCES

PhD THESIS N^o 8

MÁRCIO DIAS SANTOS

ABSTRACT

The Cumaru Au-Cu deposit lies within the Carajás Province about 100 km west of the city of Redenção in the southeastern Pará State. The Cumaru deposit is hosted by small Archean plutons (Cumaru Granodiorite) intruded in the horse-tail dilation zones of the dextral Serra Ruim shear zone. This shear zone crosscuts the volcano-sedimentary milonite rocks of the southern flank of the Gradaús greenstone belt (Gradaús Group). The main pluton (Cumaru stock) displays an isotropic fabric and it is emplaced under latetectonic conditions. The sigmodal-shaped Maria Bonita stocks, on the other hand, show a sintectonic emplacement.
The petrographic and geochemical characteristics of the Cumaru stock are consistent with those of type I calc-alkaline granitoids of volcanic arc affiliation. The low ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr initial ratio of the Cumaru Granodiorite suggests mantle derivation or a short crustal residence source for the granodiorite magma. The volcanic rocks associated to the Cumaru pluton comprise a bimodal calc-alkaline suite related to the evolution of the greenstone belt.
The Cumaru deposit is chiefly represented by a well developed vein system trending to NE-SW at the NW edge of the Cumaru stock, following second order extensional fractures and faults related to Serra Ruim shear zone. This structural situation has favored the fluid migration required for gold deposition within the quartz veins. Disseminated ore in a stockwork array of veinlets is hosted within strongly hydrothermal alterated rocks associated to the main lodes. In both the vein and the disseminated ores, the gold is associated with sulfides, mainly pyrite. Minor chalcopyrite, bismuthinite, molibdenite, magnetite and hematite are also characteristic of the ore paragenesis.
Pervasive phyllic alteration surrounds the ore shoots and stockwork mineralization. It is the dominant hydrothermal wall-rock alteration type which is characterized by a brecciated rock made up by sericite + quartz + pyrite and minor epidote and chlorite. Propylitic alteration (chlorite + epidote + albite + calcite) and potassic alteration (k-feldspar) are restricted, enveloped and replaced by phyllic alteration.
Three kinds of fluids were identified in the quartz veins of the Cumaru deposit. Aquo-carbonic fluid, immiscible at the time of ore formation, is represented by a series of inclusions with varying degree of fill (F). F varies from nil in carbonic inclusions to higher than 0.9 in aquo-carbonic brines. These fluids were interpreted as metamorphic fluids related to Serra Ruim shear zone. The second type of fluid comprises brines within the H₂O-NaCl-KCl-CaC₂L system interpreted as derived from the granodiorite residual fluids. The third kind of fluid is formed by low- salinity meteoric water.
The P-T conditions for the gold deposit formation were estimated using the hydrothermal chlorite geothermometer and the isochores calculated from the fluid inclusion microthermometric data. Values range from 300 to 350⁰C and 1.3 to 3.8 Kb. The low fO₂ values of the mineralized fluids and the paragenetic association of the gold with sulfides suggest that sulphur was on reduced state at the time of ore formation. These conditions favor the gold transport as Au(HS)₂.
Mixing between aquo-carbonic fluids and H₂O-NaCl-KCl-CaC₂L brines was regarded to be the main cause for gold deposition. This mixing process brought about an increase of the fO₂ and decrease of pH, triggering the precipitation of gold. The fluid-rock interaction would also favor gold deposition through the reduction of the fO₂ and fS during the hydrolysis related to phyllic and propylitic alteration.
The stable isotope data have placed important constraints on the source of the mineralized fluids. While the d¹⁸O and dD values point to metamorphic water, probable with some magmatic interaction, the d¹³C data are consistent to geothermal fluids, possibly mantle-derived, for the CO₂ of the fluid inclusions of the Cumaru gold deposit.
The geological, structural, geochemical, fluid system and isotopic characteristics of the Cumaru gold deposit are similar to greenstone-hosted lode gold deposit that occur in shear zones, as well as to porphyry mineralization typical of phanerozoic magmatic arc. This situation suggests that both shear zone and granodiorite intrusion were active processes involved in the genesis of the Cumaru mesothermal gold deposit.