Depósitos de óxidos e sulfetos em ambientes sedimentares

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Depósitos de Óxidos e Sulfetos 
em Ambientes Sedimentares 
clásticos
Diagênese: Depósitos de sulfetos de Cu, Pb, 
Zn estratiformes de filiação sedimentar 
(Kupferschieffer, Zambian Copperbelt, 
White Pine).
Introdução: definições
 Depósito strata-bound ou estratóide:
depósito mineral confinado em uma
unidade estratigráfica única, pode ser ou
não concordante com a estratificação.
Introdução: definições
 Depósito estratiforme: é um tipo
especial de depósito strata-bound no
qual a rocha mineralizada ou
constituintes de minério, constitui ou
é estritamente contínua com, uma ou
mais camadas sedimentares, ígneas
ou metamórficas, e.g. camadas de sal
ou óxidos de ferro, ou camadas ricas
em cromita ou platina em complexos
ígneos acamadados.
Introdução: definições
Depósito singenético: Minerais 
depositados ou formados 
simultaneamente com as rochas 
encaixantes
Introdução: definições
 Depósito diagenético: formação pós-
deposicional de novos minerais por reações de
equilíbrio entre os constituintes originais da
rocha, tanto detríticos como químicos, e gases e
fluidos intersticiais provenientes da mesma
seqüência sedimentar.
 Isto implica em que os elementos constituintes
dos novos minerais estavam presentes na
seqüência sedimentar geral na época da
deposição.
Introdução: definições
 Depósitos epigenéticos: formação 
pós-deposicional de novos minerais, 
especialmente minerais de minério, 
por reações químicas entre os 
constituintes da rocha sedimentar 
original e soluções provenientes de 
uma fonte externa. 
 Associado à circulação de soluções 
hidrotermais de origens diversas.
Importância Econômica desses depósitos 
em Ambientes Sedimentares clásticos
 Embora sejam poucos depósitos, seus
teores consistentes e continuidade lateral
tornam esses depósitos alvos muito
atraentes.
 Principais depósitos: Cobre , prata (USA,
Polônia), chumbo (Polônia) e cobalto
(África Central), ouro, urânio,
platinóides e terras raras como sub-
produtos.
Importância Econômica
Contribuem com 20-25% da 
produção ocidental de cobre, 80% 
do cobalto e quantidades 
crescentes de prata.
Localização dos principais depósitos
Idade
As idades dos depósitos de sulfetos de 
cobre em sedimentos clásticos variam 
de 2000 M.a. até o presente, com 
concentrações maiores em torno de 
2000, 1000 e 500 Ma. 
2=Supercontinente do Proterozóico. 
Idade
Principais feições dos depósitos estratiformes de cobre 
encaixados em sedimentos clásticos (Brown, 1993)
 1.Presença de uma zona 
cuprífera proeminente, em que 
Pb e Zn podem ser abundantes, 
Ag e Co também podem ser 
economicamente importantes.
Principais feições dos depósitos estratiformes de cobre 
encaixados em sedimentos (Brown, 1993)
 2. Ocorrência em rochas 
sedimentares sem necessidade 
aparente de atividade ígnea 
contemporânea ou 
metamorfismo
Principais feições dos depósitos estratiformes de cobre 
encaixados em sedimentos (Brown, 1993)
 3. Configuração estratiforme 
peneconcordante da zona 
cuprífera (incluindo as zonas de 
minério e as não – econômicas).
Principais feições dos depósitos estratiformes de cobre 
encaixados em sedimentos (Brown, 1993)
 4. Notável e uniforme 
continuidade lateral da 
mineralização ao longo do 
acamamento sugerindo origem 
sedimentar.
Principais feições dos depósitos estratiformes de cobre 
encaixados em sedimentos (Brown, 1993)
 5. Predominância como minerais 
de minério de sulfetos 
disseminados em grãos finos, 
tipicamente distribuídos em 
concentrações bem acamadadas 
ao longo da rocha encaixante.
Principais feições dos depósitos estratiformes de cobre 
encaixados em sedimentos (Brown, 1993)-
 6.ZONAÇÂO 
 Distribuição 
zonada dos metais 
e de seus minerais 
de minério 
correspondentes.
Principais feições dos depósitos estratiformes de cobre 
encaixados em sedimentos (Brown, 1993)
 7. Sedimentos encaixantes ricos 
em M.O. ou pirita e enxofre 
abundante.
Principais feições dos depósitos estratiformes de cobre 
encaixados em sedimentos (Brown, 1993)
 8. Grande espessura de 
sedimentos clásticos, grossos, 
permeáveis imediatamente 
subjacentes á zona cuprífera.
Principais feições dos depósitos estratiformes de cobre 
encaixados em sedimentos (Brown, 1993)
 9. Associação temporal e espacial das 
rochas encaixantes com estratos formados 
em clima árido e quente (red beds e 
unidades evaporíticas)
 Sediment-hosted stratiform copper deposits 
require oxidized metal source beds (red 
beds),
 reduced facies to serve as metal traps,
 and saline brines capable of leaching and 
carrying metals.
Principais feições dos depósitos estratiformes de cobre 
encaixados em sedimentos (Brown, 1993)
 10. Época de deposição do cobre 
pós-sedimentar e diagenética.
Principais feições dos depósitos estratiformes de cobre 
encaixados em sedimentos (Brown, 1993)
 11. Deposição do cobre a partir 
de soluções aquosas ricas em 
cloretos após cruzar o limite 
redox line entre as camadas red 
beds subjacentes e as camadas 
encaixantes cinza reduzidas ricas 
em sulfetos.
Principais feições dos depósitos estratiformes de cobre 
encaixados em sedimentos (Brown, 1993)
 12. Localização comum ou em 
geral associada a bacias rift
preenchidas por estratos 
continentais do tipo red beds com 
ou sem vulcânicas bimodais.
Características principais
Ambiente de formação desses folhelhos 
negros
Depósitos de folhelhos grafitosos no Ceará
Seção hipotética representando a zona de mar raso onde 
sedimentou a subunidade Aracoiába e a zona de mar 
profundo com a sedimentação das subunidades Baturité I e 
II. Segundo Paulo Roberto Pizarro Fragomeni (2011)
Kupferschiefer
Sedimentos do Permiano 
da Europa Central e Ocidental
Depósito Cu-Pb-Zn tipo Kupferschiefer
=Folhelho cuprífero)
 Associado a folhelho dolomítico betuminoso, 
preto, de origem marinha que ocorre em uma 
camada com menos de 1m de espessura 
distribuindo-se por toda a regiao norte da 
Europa. Ele tem sido minerado em Mansfeld, 
Alemanha por quase 1000 anos.
 A camada Kupferschiefer engloba 
aproximadamente 600 000 km2 na Alemanha, 
Polônia, Holanda e Inglaterra.
 Embora o nome seja folhelho cuprífero, ele tem 
altas concentrações de Pb+Zn 
Extensão da transgressão marinha 
Zechstein que depositou as camadas 
Kupfershiefer
Kupferschiefer: Extensão da transgressão marinha 
Zechstein que depositou as camadas Kupfershiefer
Kupferschiefer-Ambiente de deposição
 Os folhelhos cupríferos depositaram-se 
discordantentemente sobre arenitos de cores claras e 
vermelhas, representando uma unidade marinha 
transgressiva que recobre uma seqüência de arenitos 
vermelhos não marinhos denominada Rotliegendes 
(Permiano Inferior).
 Acima do Kupferschiefer existe o Calcário-dolomito 
Zechstein que por sua vez é recoberto por uma camada 
de evaporitos anídricos e gipsíticos, o que sugere um 
ambiente provavelmente Sabkha desenvolvido quando 
o mar transgrediu sobre areia de deserto (supramaré 
em condições áridas a semi-áridas).
Perfil dos corpos de minério no Zechstein 
basal com a fácies de alteração Rote Fäule
ZONAÇÃO
 Os metais se distribuem segundo uma zonalidade 
que se repete na horizontal e na vertical:
 Do topo para base, do continente para o mar 
aberto ou dos paleoaltos para o fundo das bacias 
ou das zonas oxidantes para as reduzidas tem-se:
 Hematita→idaita-covelita →calcocita-
digenita/tetraedrita →bornita →calcopirita→(galena+esfarelita+pirita+tenantita) →pirita
Kupferschiefer – História da evolução 
da mineralização
 Areias de deserto ao serem depositadas 
são de cor cinza a branca com seu 
conteúdo de Fe em minerais detríticos 
(magnetita-ilmenita ou minerais Fe-
Mgnesianos). 
 A oxidação destes grãos libera o Fe que é 
depositado cobrindo os demais grãos 
detríticos (iron coating). 
 Desidratação subseqüente transforma 
esta cobertura dos grãos em hematita.
Kupferschiefer (cont.)
 A destruição dos grãos detríticos Fe-
magnesianos libera Cu, Co, Pb, Zn, U que 
não permanecem em solução, mas são 
adsorvidos pela cobertura de óxido de Fe. 
Ca e Mg vão embora.
 Os metais ficam disponíveis para serem 
remobilizados por salmouras cloretadas 
passando através do arenito (red bed).
Kupferschiefer: modelo diagenético tardio
 Rifteamento que permitiu a formação 
da bacia sedimentar também 
forneceria calor para movimentar os 
fluidos.
 Deposição dos sedimentos clásticos 
grossos que se tornam vermelhos no 
início da diagênese.
 Deposição da cobertura impermeável e 
redutora
Kupferschiefer: modelo diagenético tardio
 Renovação do rifteamento, 
circulação de salmouras na pilha 
sedimentar lixiviando os metais da 
red bed e 
 redeposição dos metais nos 
folhelhos negros sobrejacentes.
Modelos Gerais:
 Singenético e
 Diagenético
Modelo Geral: singenético
 Modelo proposto para explicar a zonação no Copperbelt. 
Os metais base seriam provenientes do continente e 
difundidos em solução no oceano, com o Cu precipitando 
em águas anóxicas profundas.
Modelo Geral: diagenético
 1. Uma camada de sedimentos de 
cor cinza, geralmente 
carbonácea e pirítica, 
quimicamente redutora é 
inicialmente enriquecida em S 
(sulfeto de Fe e/ou 
gipsita/anidrita).
Modelo Geral: diagenético
 2. Cobre + metais associados são 
impressos de maneira zonada sobre a 
encaixante rica em enxofre durante um 
influxo pós-sedimentar de metais básicos 
dissolvidos dos sedimentos tipo red bed
continental, altamente porosos e 
permeáveis, e de granulação grossa.
 Cu2O + 6Cl + 2H+ = 2CuCl3 + H2O
 SO4
2- + CH4 = S
2- + CO2 + 2H2O
 2CuCl3
2 + S2- = Cu2S + Cl
-
Modelo Geral para Depósitos estratiformes de cobre 
encaixados em sedimentos
 Linha pontilhada mais forte indica o limite até onde foi depositado o 
cobre
Modelo Geral (requisitos básicos)
 Ambiente tectônico: rift continental.
 Disponibilidade de rochas vulcânicas básicas ou 
clásticas derivadas.
 Formação de red beds.
 Deposição de encaixante rica em pirita.
 Deposição das camadas superiores (e.g. evaporit.).
 Movimentação de salmouras profundas talvez 
provocada por renovação do processo de 
rifteamento, lixiviando os metais do red bed e 
depositando-os na camada rica em pirita.
 i.e. 2 componentes: 1) singenético 2) epigenético.
Modelo Geral (superposição diagenética)
 A fonte imediata do Cu são os complexos 
cloretados metálicos dissolvidos em fluidos 
salinos oxidantes dos red beds.
 O influxo de metais ocorre por infiltração 
(encaixante precisa ser permeável) e/ou 
difusão (criada por gradientes de potencial 
químico).
Modelo Geral (superposição diagenética)
 A zonação parte do redox line: calcocita e 
digenita - os sulfetos de cobre menos solúveis 
mais próximo e bornita e calcopirita são 
precipitados progressivamente mais longe em 
direção da zona com pirita.
Modelo Geral (superposição diagenética)
 A superposição da mineralização pode ter 
ocorrido imediatamente após a sedimentação, 
em sedimentos fracamente consolidados.
 Em outros casos existem evidências de uma 
focalização inicial das soluções mineralizantes 
ao longo de grandes estruturas discordantes, 
com o influxo metálico localmente controlado, 
na escala do depósito, pela permeabilidade do 
acamamento.
Metalotectos
 Guias para exploração
 Brown, 1993
Guias geológicos podem ser 
em escala global ou local.
A questão a ser respondida 
é:
Quais as feições geológicas que 
poderiam guiar um geólogo na 
exploração de novos depósitos de 
cobre encaixados em sedimentos 
clásticos?
Metalotectos: Depósitos de Cu encaixados em sedimentos
 Baseado em sua associação comum com bacias tipo 
rift, o ambiente tectônico deveria ser extensional, 
especialmente rifts intra-cratônicos ou margens 
passivas de blocos continentais.
 O reconhecimento de uma forte relação entre estes 
depósitos e evaporitos e red beds formados em 
baixas paleolatitudes (20-30º em relação ao 
paleoequador) fornece um segundo guia em escala 
global. Deve-se dar especial atenção a rifteamento 
continental que ocorreu nestas paleolatitudes.
Metalotectos: Depósitos de Cu encaixados em sedimentos
 Mais localmente, as bacias rift 
deveriam ser feições crustais bem 
desenvolvidas com espessas 
seqüências de red beds e 
possivelmente com evidências de 
atividade ígnea bimodal extrusiva 
(ou mesmo intrusiva).
Metalotectos: Depósitos de Cu encaixados em sedimentos
 As red beds precisam estar 
intercaladas com sedimentos cinzas 
de espessura mínima explotável e 
ampla extensão lateral. A 
mineralização situa-se tipicamente 
no redox line (transição red bed -
camada cinza)
Metalotectos: Depósitos de Cu encaixados em sedimentos
 As camadas cinza precisam ser 
abundantes em sulfetos originais (e/ou 
constituintes orgânicos que permitam a 
redução dos sulfatos) assegurando a 
precipitação dos metais.
 Carbonatos tipo Sabkha e de bacia 
marginal e camadas de folhelhos negros 
ricos em pirita são as encaixantes mais 
comuns.
Metalotectos: Depósitos de Cu encaixados em sedimentos
 Os rifts podem ser delineados por 
geofísica (sísmica, gravimetria).
 Em seguida procurar trends estruturais e 
geometria de estratos que poderiam ser 
favoráveis à focalização do fluxo de 
fluidos.
 .
Zambian Copperbelt
 Estratos Proterozóicos
Zambian Copperbelt
 Um dos maiores depósitos de Cu do mundo, 
também contém Co, que possui um 
comportamento geoquímico similar ao do Cu 
durante a diagênese de sedimentos desérticos.
 Maior parte do minério em Zâmbia está 
encaixado em uma mesma camada (Ore 
Formation - Siltitos dolomíticos) do Grupo 
Lower Roan que está em contado discordante 
sobre o embasamento de granito - xisto -
quartzito, preenchendo a paleotopografia.
Zambian Copperbelt
 Mapa de localização para o Zambian Copperbelt mostrando a 
geologia regional.
Zambian Copperbelt
 Perfil do corpo de minério de Mufulira
Zambian Copperbelt
 Todas as rochas e os minerais de Cu foram 
metamorfisadas em fácies xisto-verde. 
Localmente podem apresentar dobramentos 
apertados.
 Os limites superiores e inferiores da 
mineralização são bem marcados. 
 Zonação: parte de sedimentos (near shore) 
estéreis, mas vai de calcocita (águas rasas), 
bornita com carrolita e calcopirita, depois 
calcopirita e finalmente pirita (localmente com 
esfalerita) nas partes mais profundas de lagoas e 
bacias marinhas. (Modelo singenético)
Zambian 
Copperbelt
 Mapa e perfis 
esquemáticos do 
depósito de 
Luanshya
White Pine, USA
Sedimentos do Proterozóico Superior 
não-metamorfizados
White Pine
 Depósito encaixado na porção exposta do Rift
Meso-continental nos EUA, que possui 1.400km 
de comp.
 Ocorre um horst de basalto ladeado por bacias 
sedimentares.
 Existem 2 tipos de mineralização:
– O estratigraficamente inferior somente com Cu nativo encaixado 
nos basaltos– O superior (White Pine propriamente dito) inclui sulfetos e Cu 
nativo encaixado em siltitos lacustres ricos em matéria orgânica 
(até 2,5%) e pirita.
White Pine
 Unidades 
Estratigráficas e 
mineralização 
de Cu no 
Folhelho Basal 
Nonesuch em 
White Pine, 
Michigan, 
Estados Unidos
White Pine
 Os basaltos (Gr. Powder Mill) são recobertos por 
red beds grossos do conglomerado Copper 
Harbor (Gr. Oronto), onde predominam seixos 
de vulcânicas básicas.
 A parte superior do conglomerado (1-6m) está 
cloritizada e contém um pouco de cobre nativo.
 A Formação Nonesuch possui uma fácies de 
argilito-arenito depositados em ambiente sub-
aéreo próximos à praia e outra com folhelhos de 
águas mais profundas.
 Esta Fm Nonesuch grada para o arenito Fluvial 
Freda superior (Gr. Jacobsville).
 Esta sucessão sedimentar é ligada geneticamente 
à rifts.
White Pine
 A seqüência sedimentar em White Pine é 
bastante similar à observada no Kupferschiefer 
exceto pela inexistência de evaporitos na parte 
superior.
 Seqüência: basalto - clásticos grosseiros 
vermelhos - clásticos grosseiros não-vermelhos 
- clásticos ricos em MO com mineralização de 
Cu.
 Mineralização pós-data a seqüência superior.
 Zonação de baixo para cima: Cu nativo (base), 
- calcocita (principal mineral de minério) - zona 
menor de bornita e calcopirita - franja superior 
fina (poucos cm) de pirita.
White Pine
 Perfil esquemático do Rift Meso-continental nas 
vizinhanças do Depósitos de White Pine. O 
minério está encaixado em siltitos carbonáceos na 
porção superior do Grupo Oronto. 
Bibliografia
 MURRAY W. HITZMAN, DAVID 
SELLEY, AND STUART BULL. 2010-
Formation of Sedimentary Rock-Hosted 
Stratiform Copper Deposits through Earth 
History. Economic Geology, v. 105, pp. 
627–639