UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA /INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

TESE DE DOUTORADO N^o 39

REINALDO SANTANA CORREIA DE BRITO

Palavras-chave:  Sill Estratificado do Rio Jacaré; Complexo máfico-ultramáfico estratificado; Magnetita; Ilmenita, Vanádio; EGP; MGP, Bloco de Gavião, Cinturão Contendas-Mirante.

DATA DA DEFESA: 22/09/2000
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: GEOLOGIA ECONÔMICA E PROSPECÇÃO
ORIENTADOR: PROF. ARÍPLINIO ANTÔNIO NILSON (UnB)
EXAMINADORES: PROF. CÉSAR FONSECA FERREIRA FILHO (UnB); PROF. CLAUDINEI GOUVEIA DE OLIVEIRA (UnB); PROFa. MARIA DA GLÓRIA DA SILVA (UFBA); PROF. VICENTE ANTÔNIO VITÓRIO GIRARDI (USP) 

RESUMO
Na parte sudoeste do Estado da Bahia, entre os municípios de Jequié e Maracás, ocorre uma faixa de rochas plutônicas, vulcânicas e sedimentares que ocupam o bordo nordeste do Cinturão Contendas-Mirante. Esta faixa é constituída de rochas do Grupo Contendas-Mirante e compõe a parte sul do Cinturão-Lineamento Contendas-Jacobina, localizado entre os Blocos de Jequié e Gavião, na parte centro-norte do Cráton do São Francisco. O Sill do Rio Jacaré - S.R.J. é uma intrusão acamadada hospedada nas rochas vulcânicas basáltico-andesíticas e vulcanossedimentares da Formação Mirante que correspondem à Unidade Média do Grupo Contendas-Mirante.  O S.R.J tem a extensão de 70 Km e largura média aflorante de 1,2 Km, com direção N10^oE e mergulho entre 50^o a 70^o graus para SE. O S.R.J. foi deformado e metamorfisado junto com suas encaixantes. As relações de contato indicam que o S.R.J. é  sin-vulcânico e associado à sedimentação e vulcanismo de ambiente continental.
Foi dividido em duas zonas principais: Zona  Inferior, com espessura média de 300 m; e Zona Superior, com espessura de 600 a 1.000m. Entre as Zonas Superior e Inferior ocorre uma Zona de Transição (ZT) formada por rochas acamadas e vari-texturadas. A Zona Inferior é constituída por gabros maciços de grã média. A ZT é formada por cumulatos ultramáficos de olivina, clinopiroxênio e magnetita, modal e gradacionalmente acamadados com cumulatos máficos constituídos de plagioclásio e clinopiroxênio. As rochas vari-texturadas são gabros de grã média a grossa que contém inclusões de gabros de granularidade fina em forma de sills, pelos e autólitos, interpretadas como mistura mecânica e hibridização de magmas. A Zona Superior I exibe micro-acamadamento rítmico de gabro, piroxenito e magnetita-piroxenito, ferrogabro e anortositos com magnetita. A Zona Superior II é leucogabróica de grã média a grossa e grada a anortositos.
Os clinopiroxênios são de baixo alumínio (Al₂O₃ entre 0,3 a 1,5%) variando de Di50<Di<90% e En 41-25%. Os ortopiroxênios correspondem a ferrohiperstênio (Wo<5% e En<60%). As olivinas têm composições de Fo₅₅ a Fo₄₂. Os anfibólios estudados foram classificados como ígneos e metamórficos. Os tipos metamórficos são cálcicos (Ca>1,5 e Ca+Na>2), exibindo um trend contínuo desde magnésio-hornblenda a ferro-tschermakita. Os anfibólios de origem ígnea têm composição de pargasita a Fe-hastingsita e textura intercumular. Os óxidos de Fe-Ti-V mostram variações nas proporções molares de membros finais das soluções sólidas magnetita_ss (X’usp<10%) e ilmenita_ss (X’ilm> 90%).
As rochas vulcanicas e as rochas de bordo são toleítos magnesianos silicosos (SHMT) com padrões de ETRL fracionados em relação aos ETRP. Os cumulatos ultramáficos mostram anomalias negativas de Eu  e discretos enriquecimentos de ETRP em relação a ETRL  Os cumulatos máficos são enriquecidos em ETRL e têm anomalias positivas de Eu. A ZS mostra forte enriquecimento de ETRL e anomalia positiva de Eu. O S.R.J. exibe trends gerais decrescentes e crescentes de feldspato normativo e #Fm, respectivamente, no sentido do topo da intrusão.
A sistemática isotópica de Sm-Nd forneceu uma idade de 2,841±68Ma, com  Î_Nd(T)=-1.3 e MSWD=6.8. O método Rb-Sr produziu uma idade de 2,757±187Ma  (Ro= 0.70491±0.0007), (MSWD=1.5). O metamorfismo de facies anfibolito e deformação foram datados pelos métodos Sm-Nd e Rb-Sr em torno de 2,1 a 1,8 Ga, (Ciclo Transamazônico). Î_Nd(T) e Sr (o) evoluíram simpaticamente às variações crípticas dos minerais e de  rocha total.
O S.R.J. hospeda corpos de minério de ferro magnético classificados em dois tipos;  alto vanádio (Alvo A) - formado por magnetitas com teores de V₂O₅ entre 2,2-4,5% que constituem magnetititos de teor médio de 2,2% de V₂O₅ e  minério de baixo vanádio - Alvos B e Novo Amparo, com teores de V₂O₅ variando de 0,3 a 2,5 % com minério de 1,5 a 0,5 % de V₂O₅. Os magnetititos dos alvos B e  Fazenda Novo Amparo mostram intervalos de 2 a 4 metros de espessura enriquecidos em cobre com 0,3 a 0,5 %Cu. A magnetita exibe microtextura de oxi-exsolução interna e externa e ulvoespinélio e ilmenita. A ilmenita mostra oxi-exsolução de lamelas de hematita. 
Sulfetos, arsenietos e minerais do grupo da platina-MGP ocorrem inclusos nos grãos de óxidos de ferro e também em fraturas.  Os sulfetos são pentlandita, calcopirita, milerita, pirrotita e bornita. Os arsenietos são orcelita, maucherita, westerveldita e cobaltita. Os MGP são esperrilita, gversita, cabriita, isoferroplatina e ligas de Pt-Pd-Fe-Ni-Cu-Sn.
Os teores de elementos do grupo da platina no  Alvo A são em média 300 ppb; às vezes se tem teores de até 2.000ppb de Pt e até 1.200ppb de Pd. No Alvo B ocorrem teores de EGP da ordem de 600ppb Pt e 240ppb Pd e 150ppb de Au. Em Novo Amparo os teores máximos de Pt sâo de 700ppb, 350ppb Pd e 200ppb de Au. 
A nível geodinâmico sugere-se que uma pluma do manto interagiu com um rift intracontinental há 2.85 Ga. colocando magmas basálticos  do tipo SHMT em câmaras magmáticas rasas. Sills e derrames se interdigitaram com a sedimentação da bacia. Um modelo de mistura de magmas, com assimilação de encaixantes e fracionamento magmático foi utilizado para explicar a diferenciação da intrusão e as mineralizações observadas. A química dos MGP foi relacionada ao fator R (massa de magma/massa de líquido de sulfeto) típicos das condições de formação dos principais depósitos de EGP.

     
UNIVERSITY OF BRASILIA / INSTITUTE OF GEOSCIENCES

PhD THESIS N^o 39

REINALDO SANTANA CORREIA DE BRITO

KeyWords: Rio Jacaré Sill; Layered Intrusion; Mafic-Ultramafic Complex; Magnetite; Ilmenite; Vanadium; Platinum-Group Metals; Platinum-Group Minerals; Gavião Block and Contendas-Mirante-Belt

DATE OF ORAL PRESENTATION:22/09/2000
TOPIC OF THE THESIS: PROSPECTION AND ECONOMIC GEOLOGY
SUPERVISOR: PROF. ARÍPLINIO ANTÔNIO NILSON (UnB)
EXAMINADORES: PROF. CÉSAR FONSECA FERREIRA FILHO (UnB); PROF. CLAUDINEI GOUVEIA DE OLIVEIRA (UnB); PROFa. MARIA DA GLÓRIA DA SILVA (UFBA); PROF. VICENTE ANTÔNIO VITÓRIO GIRARDI (USP) 

ABSTRACT
A volcanic, plutonic and sedimentary fold belt occurs in the southwestern part of the State of Bahia, Brazil, along the northeastern border of the Contendas-Mirante Belt, which is a part of the Contendas-Jacobina Lineament. The latter defines the limit between the Jequié and Gavião Blocks in the central-northern part of the São Francisco Craton.
The R.J.S. is a layered intrusion emplaced in folded and metamorphosed basaltic and andesitic rocks of the Mirante Formation (FMt), which is the Intermediate Unit of the Contendas-Mirante Group. R.J.S. is a 70 Km long and about 1Km wide sheet, striking N10^oE and dipping 50^o-70^o southeast.
R.J.S. is divided up into two broad zones: a Lower Zone (LZ) that is 300m thick and an Upper Zone (UZ), which is 600 to 1000m thick. The Lower Zone is made up of clinopyroxene and plagioclase-bearing massive medium-grained gabbro. The Upper Zone consists of two subzones (I and II); the first is gabbroic to pyroxenitic and the second is gabbroic and leucogabbroic to anorthositic. Fine-grained gabbroic rocks occur along the contact between the sill and FMt; these were interpreted as the chill border of the LZ. A Transition Zone (TZ) occurs between LZ and UZ where layered mafic and ultramafic rocks are associated with vari-textured rocks.
The Lower Zone consists of medium-grained gabbros. TZ is made up of ultramafic cumulates consisting of cumulus olivine, clinopyroxene, magnetite and ilmenite. Mafic cumulates is made up of cumulus plagioclase and clinopyroxene with minor hypersthene. Magnetiteis is the cumulus phase. Monomineralic and bimodal cumulates define a microrythmically layered sequence of pyroxenite and gabbros with variable amounts of magnetite. Vari-textured medium-grained gabbroic rocks may contain enclaves of fine-grained gabbros. The Upper Zone I (UZI) is a rhythmically banded sequence of micro-layered gabbro-pyroxenite-magnetite pyroxenite-ferro-gabbro and magnetite-bearing anorthosite. The Upper Zone II (UZII) consists of modally layered medium-grained leucogabbro, coarse-grained leucogabbro and medium to coarse-grained anorthosite. Metamorphic minerals are magnesium hornblende in the Lower Zone, cummingtonite, tremolite-actinolite and chlorite in TZ, ferro-tschermackite in UZI and pargasite-hastingsite in UZII.
Pyroxenes are aluminum-poor (0,3 <Al₂O₃< 1,5%) and compositions are Wo45-52, En24-41 and Fs8-32. Orthopyroxene is ferro-hypersthene (Wo5-10, En45-55 and Fs40-65). Olivines are iron-rich, Fo₅₅-Fo₄₂ (hyalosiderite to hortonolite). The amphiboles can be metaphorphic and igneous. The metamorphic ones are of calcium-type (Ca>1,5 e Ca+Na>2) and exhibit a continuous trend from magnesium-hornblende to Fe-tschermackite. Igneous amphiboles have ferro-pargasitic to Fe-hastingsitic composition and show intercumulus texture in association with cumulus plagioclase. The iron-titanium-vanadium oxides are titanium magnetite and ilmenite that represent magnetite and ilmenite solid solutions (X’usp<10%) and X’ilm> 90%), respectively.
The volcanic and the fine-grained gabbroic rocks have both siliceous high-magnesium tholeiitic (SHMT) signatures. Fractionation indexes such as normative feldspar and #Fm show decreasing and increasing trend towards the top (east) of the intrusion, respectively. Volcanic rocks and ZI show similar rare earth element (REE) patterns pointing to fractionation of light rare earths (LREE) relative to heavy rare earths (HREE).  Mafic cumulates show higher LREE/HREE ratios and a strong Eu anomaly that indicates plagioclase accumulation, whereas ultramafic cumulates show an almost flat REE pattern with discrete HREE enrichment relative to LREE denoting olivine and magnetite fractionation. ZS REE patterns are similar to those of TZ mafic cumulates but exhibit a stronger Eu anomaly, especially for the anorthosic rocks. Border rocks show almost flat REE patterns suggesting they are the least fractionated rocks of R.J.S.
Isotopic data show that the sill has an Sm/Nd age of 2,841±68Ma, Î_Nd (T)=-1.3 and MSWD=6.8 for a 20 point isochron. A four point Rb/Sr isochron yielded an age of 2,757±187Ma (Ro= 0.70491±0.0007, MSWD=1.5). R.J.S. Metamorphic recrystallization time is indicated by an isochronic diagram which yielded an age of 1,863±26Ma, (MSWD=5,55, Ro=0,709454±0, 000057. This metamorphism is related to Transamazonian Cycle (2,200-1,900 Ma). R.J.S.  ¹⁴⁴Nd/¹⁴⁷Nd_d ratios are related to a slightly depleted contrite mantle source and ⁸⁶Sr/8⁷Sr ratios indicate continental related magmatism. Isotopic systematics show that both Lower and Upper zones have almost the same Î_Nd(T) and Sr(o) that evolved sympathetically with cryptic variations, probably indicating they are magma batches from the same isotopic reservoir that underwent fractional crystallization and host-rock assimilation.
Titanomagnetite and ilmenite are the main cumulus phases of the iron ores. Magnetite displays oxi-exsolutions of ilmenite and ulvospinel lamellae. Ilmenite sometimes exhibits hematite oxi-exsolutions lamellae. Cumulus magnetite controls whole rock vanadium contents, characterizing high and low vanadium ore types. The high V orebody (Alvo A) consists of magnetite with average 2.2-4.5% V₂O₅ that yields magnetitites averaging 2.2% V₂O₅. The low vanadium orebodies from Alvo B and Novo Amparo targets contain magnetite with 0,3 a 2.5 % V₂O₅ are responsible for 1.5 to 0.5 % V2O5 in the magnetitites. These low vanadium ore bodies contain 0.3 to 0.5 %Cu in 2 to 4 meter thick intervals.
Magnetitite contains Platinum-Group Minerals – PGM associated with arsenides and sulphides. PGM are sperrilite, gversite, cabriite, isoferroplatinum and Pt-Pd-Fe-Ni-Cu-Sn alloys. Arsenides are orcellite, maucherite, westerveldite and cobaltite and the sulphides are pentlandite, chalcopyrite, millerite, pyrrhotite and bornite. PGM occur as tiny particles poikiliticaly included within cumulus Fe-Ti oxides, in alteration rims of intercumulus arsenides and in fracture-filling arsenides.
PGE are mainly Pt and Pd and their contents vary according to the ore type. High vanadium orebodies show 300 ppb Pt, (up to 2,000ppb de Pt) and up to 1,200ppb Pd. Low vanadium orebodies from Alvo B show three anomalous EGP highs of aproximately 600ppb Pt and 240ppb Pd and 150ppb Au. The Novo Amparo ore body displays EGP intervals (Pt> Pd>>Au) with maximum grades of 700ppb Pt, 350ppb Pd and 200ppb Au.  PGM chemistry was related to the R-Factor (mass of magma/mass of sulphide liquid) probably implying similar conditions to those related to the formation of economic PGE deposits worldwide. The proposed model for R.J.S. noble metal magnetite-related minerallization is partially equivalent to those used to explain PGE and PGM concentrations related to sulfide-bearing chromitites in other layered intrusions.
Finally it is suggested that a mantle plume has intercepted a mid-continental rift at 2,85 Ga allowing SHMT-type basaltic magmas to migrate to shallow magma chambers and feed volcanic flows that became interbedded with the sediments of the basin. Rapid magma ascent is believed to have prevented sulphur saturation, which might have favored PGE solubility during magma transport. A model consisting of magma mixing combined with a low degree of crustal assimilation and fractionation (AFC) is used to explain R.J.S. differentiation and the observed metallic minerallizations.