Evolução do sistema mineral IOCG-níquel hidrotermal do Cinturão Sul do Cobre, Província Carajás, com base em análises de LA-ICP-MS in situ aplicadas a estudos geocronológicos e de química mineral

A Província Carajás (PC) se destaca pela quantidade expressiva de depósitos de óxido de ferro- cobre-ouro (IOCG) de classe mundial e de níquel hidrotermal. Devido à particular evolução geológica dessa província, esses depósitos foram formados em diferentes épocas metalogenéticas no Arqueano e no Paleoproterozoico, apresentando zonas mineralizadas com distintas idades, complexos padrões de alteração hidrotermal e assinaturas químicas. Esses refletem tanto a herança e mobilização de zonas mineralizadas como processos de sobreposição de eventos hidrotermais. Tal complexidade dificulta o reconhecimento de fontes de metais e fluidos relacionadas a cada evento e, consequentemente, impede a identificação de parâmetros úteis que possam nortear a pesquisa mineral. Nesse contexto, os depósitos IOCG (Sossego e Sequeirinho), IOCG enriquecido em níquel (Jatobá e Castanha) e de níquel hidrotermal (GT- 34 e Jaguar) no Cinturão Sul do Cobre foram selecionados para estudos aerogeofísicos, de química mineral e geocronológicas. Os dados radiométricos mostraram que os depósitos são espacialmente correlacionados aos valores acima da média e desvio-padrão nas razões radiométricas (K/eTh, eU/eTh, parâmetro F, K anômalo e eU anômalo) e densidade de morfolineamentos. Observa-se a partição do controle estrutural dos depósitos, onde as estruturas NWSE e NS apresentam importância significativa em escala regional enquanto as estruturas NESW e EW exercem um controle local das mineralizações, sendo mais frequentes em superfície. Os lineamentos magnéticos e morfoestruturais indicam uma continuidade das estruturas de porções profundas da crosta à superfície. Essas estruturas podem ter atuado como condutos para os fluidos hidrotermais e mineralizantes nos vários eventos metalogenéticos. As análises de química mineral por microssonda eletrônica e por LA-ICP-MS foram realizadas visando à quantificação dos elementos menores e traços, incluindo elementos terras-raras, em minerais sensíveis e traçadores de processos petrogenéticos e metalogenéticos (e.g., escapolita, apatita, magnetita, anfibólio, biotita e clorita). As análises de química mineral apontam para uma mistura de fluidos magmático-hidrotermais hipersalinos sob condições reduzidas a oxidadas, com fluidos superficiais e bacinais durante os eventos de mineralização do Neoarqueano e Paleoproterozoico. A alta concentração de Cl nos Amp e a fugacidade dos halogênios na Bt indicam que os depósitos foram gerados por fluidos hipersalinos com Cl e F em condições predominantemente reduzidas nos depósitos IOCG arqueanos a majoritariamente oxidadas nos depósitos IOCG paleoproterozoicos e de níquel hidrotermal. A atividade de flúor, indicada por valores de log(fHF/fHCl) > -3 e log(fH2O/fHF) < 6, foi maior nos depósitos de níquel hidrotermal. As variações no estado de oxidação do fluido são evidenciadas pelo aumento da razão Eu/Eu* na apatita e pela redução das concentrações de Cr e V na Mag das gerações iniciais para as tardias. As temperaturas estimadas para o estágio de precipitação da calcopirita ou posteriores foram relativamente mais baixas nos depósitos IOCG (210,5287,5°C em Chl, > 300°C em Mag) em comparação com os depósitos IOCG enriquecidos em Ni (294,0 338,0° C em Chl, > 300°C em Mag) e de níquel hidrotermal (261,0304,0°C em Chl, < 300°C em Mag). A interação fluido-rocha envolvendo as rochas hospedeiras foi moderada a intensa nos depósitos de níquel hidrotermal (Ti + V 0,2% em Mag, razão Cl/Brmolar < 50 em Scp) com significativa contribuição máfica (alto teor de Mg + Co + Ni em Mag; Sr/Y > 0,673 em Ap). Em contraste, os depósitos IOCG enriquecidos em Ni exibem uma assinatura magmática félsica (alto teor de LREE na Ap) sem interação significativa entre fluido e rocha (Ti + V > 0,2% em Mag). Com base nos resultados, os melhores elementos para classificação dos tipos de depósitos na PC são Ni, V, Al Co, Ti e Mg em Mag; Th, Lu, Gd, U, Sr, Y e As em Ap; Cl, K, Fe, Mg, Ca, Na, La, Y e Eu em Scp; Ca, Na, Fe, Al e Mg em Amp, Fe, Al, Mg e Si em Bt; Fe, Mg e vacância no sítio M em Chl. Além disso, a utilização dos diagramas multielementares para Ap e Mag podem auxiliar na classificação de depósitos na exploração mineral. As datações UPb em apatita, titanita, rutilo e monazita, LuHf em apatita e ReOs em molibdenita indicam que o evento IOCG neoarqueano (ca. 2,70-2,68 Ga) foi seguido por múltiplos eventos hidrotermais vinculados à reativação regional de falhas no Neoarqueano (ca. 2,60-2,54 Ga, Paleoproterozoico (ca. 2,382,27Ga; 2,092,06 Ga e 1,911,77 Ga) e no Neoproterozoico (ca. 633 Ma). Este estudo demonstrou a importância de aplicação de múltiplos geocronômetros com distintas temperaturas de fechamento para desvendar uma complexa história de circulação de fluidos responsável por mecanismos de dissolução-reprecipitação, recristalização, resetting dos sistemas isotópicos e, possivelmente, remobilização de corpos de minério preexistentes, em especial os de níquel hidrotermal.

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