Aula 3 - Alteração Hidrotermal e Inclusões Fluidas

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GEOTERMOMETRIA, GEOBAROMETRIA, INCLUSÕES FLUIDAS, ALTERAÇÕES DAS ROCHAS ENCAIXANTES E ISÓTOPOS ESTÁVEIS
Introdução: O minério é depositado em variadas condições de temperatura e pressão, indo de ambientes crustais profundos, depósitos magmáticos, passando pelos hidrotermais, metamórficos, aos depósitos formados em superficie ou próximos dela (placeres, alterações residuais, quimicos, etc)
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Como saber isso?
Termômetros geológicos – minerais que dão informação sobre a temperatura de formação dos depósitos minerais ou das rochas hospedeiras;
Barômetros geológicos – minerais que indicam as condições de pressão. 
O conhecimento das condições de T e P do minério e/ou das rochas hospedeiras é fundamental para o entendimento da gênese do minério, consequentemente, para a formulação de programas de exploração 
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Alguns métodos termométricos
Medidas diretas – envolvem medidas de temperaturas de lavas, fumarolas ou outras fontes hidrotermais;
Ponto de fusão – Indica a T máxima que o minério pode cristalizar a partir do líquido magmático ou fluido hidrotermal. Pode-se então determinar a temperatura de cristalização ou a ordem de cristalização;
Ex. Bismuto 271oC 
Pontos de Inversão- O conhecimento da temperatura de inversão é dado pelo estudo dos polimorfos que representam substâncias de mesma composição química e diferentes formas cristalográficas. Ex. O quartzo Beta inverte-se para quartzo Alfa com a queda da Temperatura em 575oC. 
Pode-se determinar se o quartzo cristalizou originalmente como β-quartzo por ataque com ácido fluorídrico e assim saber se ele foi depositado acima ou abaixo de 573oC.
Calcocita (Cu2S) ortorrômbica (baixa temperatura) inverte-se a 105oC para calcocita hexagonal e esta para digenita (420oC) (Cu9S5);
Argentita (isométrica) (Ag2S) alta temperatura inverte-se para acantita (ortorrômbica-baixa temperatura) em 175oC.
Exsolução – Resulta na formação de minerais oriunda de exsolução de solução sólida, tão a solução sólida esfria.
Ex. Calcopirita –bornita 500oC;
Calcopirita –cubanita 450oC
Bornita –Calcocita 175 a 225oC
Pirrotita-Pentlandita 425-450oC.
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Alguns métodos termométricos (cont)
Fácies tipomórficas – a forma do cristal varia com a temperatura de formação.
Ex. Cassiterita relacionada a granitos apresenta-se em cristais pequenos e achatados;
Quando relacionada a rochas vulcânicas ocorre sob forma de agulhas compridas e na zona de oxidação, como estanho-madeira.
Pirita octaédrica indica alta T, e pirita com sua forma cúbica indica mais baixa T.
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Alteração Hidrotermal 
Conceito: Diz respeito às mudanças mineralógicas, químicas e texturais da rocha hospedeira induzidas pela percolação de soluções aquosas quentes enriquecidas em cloretos (Na, K) e ions como SO4, HS, H2SO4, H2S, responsáveis pela formação de muitos tipos de depósitos minerais sob forma de veios, stockworks, vulcano-exalativos, entre outros. 
Isso gera modificações metassomaticas quimicas resultados do desequilíbrio quimico entre a rocha encaixante e os fluidos hidrotermais, reponsáveis pela modificação textural e composicional da rocha hospedeira.
Em Alta T - Realiza-se em condições subsolidus magmática pela ação e infiltração de fluidos supercríticos na massa rochosa ou de fluidos associados ao estágio tardio de cristalização magmática.
Entre as reações subsolidus tem-se:
A- troca de bases nos feldspatos (Na por K ou K por Na);
B-mudanças no estado estrutural do feldspato;
C-albitização
D-microclinização 
Em Menor Temperatura e P , sob ação de exsolução de gases e fase aquosas enriquecidas em cloretos (Na, K) e ions como SO4, HS, H2SO4, H2S, tem-se cloritiza~cão, epidotização
Localiza-se ao longo de veios ou em volta de corpos irregulares de origem hidrotermal.
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O Mapeamento das assembléias de alteração hidrotermal é portanto muito importante para a identificação dos condutos hidrotermais bem como de depósitos minerais soterrados.
 A rocha hospedeira do depósito apresenta variado grau de alteração hidrotermal, cuja intensidade diminui à medida que se afasta da zona de descarga e, portanto, do corpo mineralizado
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Principais feições das alterações hidrotermais
São caracterizadas por mudanças na Cor, Textura, composição mineralógica e química ou qualquer combinação destas.
Podem estar associadas a dois tipos de estruturas:
1- canalisada – de extensão localizada, geralmente discordante, controlada por falhas e/ou fraturas
2-pervasiva – de extensão regional, discordante ou concordante, associada a permeabilidade da rocha hocha hospedeira.
Ou combinação das duas.
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Alteração hidrotermal 
envolve mudanças
Cor, 
Textura, 
composição mineralógica e química 
ou qualquer combinação destas.
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Reproduzida de Xavier 
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Algumas feições caracteristicas de hidrotermalismo Veios Hidrotermais (textura dos veios reflete a natureza e origem do veio que representam as expressões fósseis da descarga de fluidos ao longo de estruturas ou microestruturas canalisadas )
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Estilos e tipos de alteração hidrotermal: 
dependem de vários fatores, entre os quais: 
(1) A natureza das rochas encaixantes; 
(2) Composição dos fluidos;
(3) Concentração, atividade e potencial quimico dos componentes, tais como:
H+, CO2, O2, K+, Cl, H2S andSO2.
Obs. 
O estilo diz respeito à intensidade e a forma da alteração que pode ser: 
pervasiva (penetrativa) –substituição da maioria dos minerais originais da rochas
 e não pervasiva ou canalizada- fenômenos de alterações localizados
O Tipo de Alteração- diz respeito aos minerais neoformados dominantes.
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Nomenclatura das alterações hidrotermais
Propilica- Marcada pela presença de epidoto, clorita, albita, carbonato (calcita, dolomita ou ankerita), com modificação importante dos cations Na, Ca e K, etc. H2O, CO2 e S podem ser acrescidos a rocha. Em função do domínio dos minerais propílicos tem-se adotados algumas subdivisões, tais como: cloritização, albitização, epidotização e carbonatação.; pH Neutro a Alcalino; T-
Argílica intermediária –Alteração argilosa contendo kaolinita e os minerais do grupo da montmorilonita oriundas de alteração do plagioclásio; pH -4-5; T<200-250C
Argílica avançada –Alteração argilosa enriquecida em dickita, caulinita (ambas Al2Si2O5 (OH)4, pirofilita (Al2Si4O10 (OH)2 e quartzo. Sericita é usualmente presente.pH-<4
Sericítica- É comum em rochas encaixantes ricas em Alumínio, tais como: ardósias, granitos. contendo sericita (muscovita) e quartzo. Pirita pode estar presente. pH= 4-6;T-200-250C
Potassica- Feldspato K e/ou biotita são os minerais essencias deste tipo de alteração. Minerais argilosos são ausentes, mas clorita pode estar presente. pH=Neutro a alcalino
Silicificação- Dada pelo aumento na proporção de quartzo ou sílica criptocristalina nas rochas alteradas. A silicificação de rochas carbonáticas induzidas por intrusões graníticas gera escarnitos.
Greisenização- corresponde a uma transformação pós-magmática que ocorre a T entre 200 e 450°C e de 0,5 a 2,5 kbar, sob influência de soluções residuais ácidas a ultra-ácidas ricas em sílica e voláteis, associados a intrusões graníticas rasas, originando os greisens.
 Os greisens são rochas metassomatizadas constituídas de quartzo-micas, frequentemente com topázio, fluorita, turmalina, feldspato e minerais metálicos, formados a partir de granitos ou outras rochas pela ação de soluções hidrotermais-pneumatolíticas com elevado teor de F, Cl, e H2O. 
Essas mudanças são acompanhadas de ganhos e/ou perdas de elementos, de massas durante alteração hidrotermal.
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PRINCIPAIS FLUIDOS NA LITOSFERA
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Principais ambientes de formação
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Alterações hidrotermais em depósitos tipo IOCG (Iron Oxide-Copper-Gold)
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Alterações Hidrotermais - (Que tipos Rochas ? –Albitização-Hematitização e propilitização)
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Depósito Pórfiro
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Depósito de Cu-Mo pórfiro (alteração
potássica e propilítica) 
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Alteração fílica, greisenização e argilitização em depósitos estaníferos
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Alteração supergênica
Está diretamente ligada com as alterações provocadas em níveis superficiais por ação das águas meteóricas e subterrâneas em depósitos sulfetados. Em geral, os sulfetos produzidos na zona supergênica, zona imediatamente abaixo do lençol freático, estão associados às reações de troca iônicas entre soluções sulfatadas e os sulfetos hipogênicos, conforme as reações:
1- FeS2 + 7.5O2 +8H2O + CO2 2Fe(OH)3 + 4H2SO4 + H2CO3
							 ácido sulfúrico
2- CuFeS2 + 8.5O2 + 6H2O + CO2  2Fe(OH)3 + CuSO4 + 2H2SO4 + H2CO3
					 
MS + RSO4  RS + MSO4 
5FeS2 + 14CuSO4 + 12H2O  7Cu2S + 5FeSO4 + 12H2SO4
5CuFeS2 + 11CuSO4 + 8H2O  8Cu2S + 5FeSO4 + 8H2SO4
CuFeS2 + CuSO4  2CuS + FeSO4
 Os principais depósitos formados por estes processos correspondem aos depósitos do tipo GOSSANS ou Chapéu de Ferro.
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Inclusions fluidas
Conceito: fluidos que foram retidos e/ou aprisionados em irregularidades durante o crescimento ou formação dos cristais ou introduzidos ao longo de microfraturas e clivagens após a cristalização dos minerais hospedeiros. Seu tamanho varia de 1µ a alguns milímetros.
Seu estudo permite:
1- indicar a T de formação ou deposição dos minerais;
2- densidade;
3-salinidade;
4-composição da solução que formou o minério;
5- História de formação e gênese do minério
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C
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Principais Minerais Hospedeiros das Inclusões
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Inclusões fluidas em topázios
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Tipos de inclusões fluidas (três tipos)
Primárias –formadas ao mesmo tempo que o cristal hospedeiro. Ocorrem isoladas ou em pequenos grupos e podem definir zonas de crescimento.
Secundárias- formadas após o cristal hospedeiro, geralmente associadas a episódios de deformação e/ou metamorfismo. Elas cruzam zonas de crescimento do cristal ou mesmo seus limites
Pseudo-secundárias-formadas em fraturas dentro de um simples cristal, entre os episódios de crescimento do cristal
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Composição das inclusões fluidas -
Contém uma ou mais fases:
L = liquido (e.g. H2O, hidrocarbonetos)
 V = vapor (e.g. H2O, CO2, CH4)
 S = solido (e.g. NaCl, KCl, carbonatos, sulfetos)
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Inclusões fluidas em dolomitos
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Dol A
Dol B
Liquido
Vapor
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Classificação das Inclusões fluidas primárias
As inclusões fluidas normalmente ocorrem em combinação, tais como L + V, L + V + S, V1 + V2, L1 + L2 etc
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As inclusões primárias subdividem-se em:
Tipo I-Inclusão monofásica –Fase líquida (L)
Tipo II – Inclusão bifásica de moderada salinidade, consistindo de água e pequenas bolhas de vapor d`água que representam cerca de 10 a 40% das inclusões (L+V). Salinidade varia de 0 a 23wt% de NaCl;
Tipo III – Inclusões, geralmente com mais de 60% de vapor d`água (V+L). CO2 pode estar presente;
Tipo IV-Inclusão monofásica rica em vapor (V)-preenchida por fase vapor de baixa densidade (mistura de H2O, CO2 eCH4)
Tipo V-Inclusões polifásicas, contendo fases S+L+V. Ricas em sais (halita). Salinidade pode ir mais de 50 wt% de NaCl. Contém cristais de halita cúbico bem formado, bem como silvita e anidrita.
Tipo VI – Inclusões de líquidos imiscíveis: um rico em CO2 e outro em H2O. Gradam para inclusões do tipo II, sobretudo em depósitos tipo Cu-Pórfiro.
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Microtermometria
Objetiva identificar a temperatura de homogeneização total da inclusão aquosa (bifásica a T ambiente) pelo desaparecimento da fase vapor durante seu aquecimento no laboratório.
A temperatura que essa mudança de
fase ocorre = Temperatura de
homogeneização total (Tht)
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Microtermometria
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Modificações subsequentes à formação das inclusões
Recristalização-mudanças na dimensão, forma e separação de uma inclusão em várias inclusões heterogêneas
Fugas-perda ou acréscimo de liquidos à inclusão. Mais comum são as perdas relacionadas a fraturamentos recentes
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Inclusões Secundárias
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Isótopos estáveis
Conceito:atomo de um elemento tendo o mesmo número de prótons e diferente número de neutrons ou de massa
Utilização – são usados para obter informações sobre: 
1- temperatura da mineralização
2-fontes dos constituintes da mineralização
3-processos físico-químicos por ocasião da mineralização (aqueles que produzem fracionamentos isotópicos como óxido-redução)
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Principais Isótopos Estáveis
Carbono
12C 	6protons		6neutrons
13C		6protons		7neutrons
14C		6protons		8neutrons
Oxigênio
16O		8protons		8neutrons
17O		8protons		9neutrons
18O		8protons		10neutrons
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Diagrama δD vs δ 18Osmow para diferentes tipos de fluidos aquosos, em que estão distribuídos os valores encontrados nas rochas e ocorrências de óxido de ferro da Bacia de Jaibaras.
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Isótopos em de S em depósitos sulfetos em rochas mafica-ultramaficas
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Bibliografia recomendada
Cap 7 do livro do Evans, 1997
Cap. 3 do livro do Bateman 1980
Caps 5 e 7 do livro de Guilbert e Park 1986.
Cap. 1 do Livro do Biondi 2004.