Depósitos de enriquecimento supergênico

Depósitos de enriquecimento supergênico

Depósitos de enriquecimento supergênico • Os depósitos de enriquecimento supergênico ocorrem em sub-superfície na altura e abaixo do lençol freático.

• Pode haver uma gradação perfeita entre os depósitos de concentração residual e os depósitos de enriquecimento supergênico.

Chuquicamata, Chile. Camada preta rica em óxidoshidróxidos de Fe. Camada branca zona do minério de Cu supergênico. Bancada tem 50m cada.

Depósitos de enriquecimento supergênico As principais reações químicas associadas aos processos supergênicos são: hidrólise (dissolução dos minerais pela água) acidificação, dissolução dos minerais por ácidos.

O enriquecimento supergênico de sulfetos depende: •

rocha fonte porosa e permeável à água meteórica; • conter pirita em abundância para produzir ácidos oxidantes; • conter minerais metálicos solúveis em ácidos; • e um ambiente com precipitação pluvial alta.

• Muita chuva

• Pirita • Metais solúveis em ácido

• Rocha porosa

Depósitos de enriquecimento supergênico • Cu é o principal elemento.

• Muitos dos depósitos econômicos de Cupórfiro do mundo devem sua viabilidade econômica a enriquecimento supergênico.

Muita chuva

Superf. freática

py

O2 CO2

H2SO4 óxidos

Sulfetos primários, ou hipogênicos, ou protominério

O perfil supergênico pode ser subdividido em três zonas principais denominadas de: • zona oxidada • zona cimentada ou de enriquecimento supergênico • zona hipogênica ou protominério O2 CO2

Superf. freática

óxidos minério (Sulfetos) secundário ou supergênico

Sulfetos primários, ou hipogênicos, ou protominério

A Zona de aeração, dissolução, oxidação

B

Zona de saturação ou cimentação ou enriquecimento superg. C Zona de estagnação ou zona do proto-minério

• Exemplo de enriquecimento supergênico – Andes – parte verde marca o freático.

A zona oxidada pode ser subdividida em três sub-zonas: • gossan ou chapéu de ferro • subzona lixiviada • minério oxidado: sulfatos, carbonatos, óxidos ex. crisocola, cuprita e malaquita

Gossan ou chapéu de ferro

Zona lixiviada

Superfície freática

minério oxidado (sulfatos)

Goetita e llimonita

Azurita e malaquita

Barita, galena e cerucita

O processo opera em 4 estágios • 1) oxidação e hidratação (chapéu de ferro) e dissolução na zona de oxidação (pirita) • 2) lixiviação de metais e movimento descendente • 3) Deposição na zona de oxidação

• 4) deposição de sulfetos supergênicos

Minério

minério (Sulfetos) secundário ou supergênico

•

Abaixo do lençol freático, as rochas e o minério permanecem sempre embebidos em água.

•

A circulação é muito lenta e com o ambiente redutor, reduz a água meteórica ao campo de estabilidade dos sulfetos.

•

depositam os elementos dissolvidos na zona superior:

•

a zona de cimentação ou zona de enriquecimento supergênico.

Minério

Cu2+/HS- >

Cu2+/HS- <

calcocita covelita

minério (Sulfetos) secundário ou supergênico

•

Apresenta coloração cinza esverdeada, característica de zonas redutoras.

•

Os sulfetos interagem e o cobre dissolvido na zona superior e é reprecipitado.

• •

Calcocita contém 79,8% de Cu covelita 66,4% de Cu,

•

As duas fórmulas (Cu2S e CuS) refletem esta diferença.

Covelita CuS

Covelita e enxofre

Calcocita Cu2S

Geoquímica e mineralogia • O processo principal – oxidação de sulfetos: • íons de hidrogênio e sulfatos, • o Eh e pH são importantes controladores. • chapéu de ferro: • 2FeS2 + 7O2 +2H2O ou

• 2FeS2 + 7,5O2 +4H2O pirita

2FeSO4 (aq)+ 2H2SO4 (aq)

Fe2O3

+ 2H2SO4 (aq)

hematita

Goetita, hematita e limonita

Geoquímica e mineralogia •

Ácido sulfúrico e sulfatos férricos atuam como solventes potentes de outros sulfetos metálicos.

•

Se a acidez das águas percolantes, pelo depósito mineral, é mantida, elementos como Cu, Ag, e Zn são lixiviados.

•

Estas soluções ácidas lixiviam a zona oxidada, gerando uma zona desprovida de cátions abaixo do gossan – zona de lixiviação

•

Gossan ou chapéu de ferro zona de lixiviação Superfície freática

minério oxidado (sulfatos)

Geoquímica e mineralogia •

Se ocorrer a neutralização das águas ácidas por rochas encaixantes reativas, como rochas carbonáticas, levam os metais dissolvidos a reprecipitarem como minerais estáveis.

•

Esta zona acima da superfície freática é rica em sulfatos, carbonatos, óxidos do minério. Gossan ou chapéu de ferro zona de lixiviação

Superfície freática

minério oxidado (sulfatos)

Zona de oxidação

Geoquímica e mineralogia •

O ferro permanece estável em solução mantendo o fluido ácido e redutor. • ambiente onde vários sulfetos são dissolvidos: calcopirita, calcocita, bornita. + 8,5O2 + 2H2O Calcopirita CuFeS2

CuFeS2 + 8Fe2(SO4)3 + 8H2O

Fe2O3 + 2Cu2+ + 4SO4 (aq) + 4H+ hematita 17FeSO4 + 2CuSO4 (aq) + 2H2SO4 (aq)

Calcopirita Gossan ou chapéu de ferro zona de lixiviação

Superfície freática

minério oxidado (sulfatos)

Geoquímica e mineralogia •

O H2SO4 liberado pela oxidação dos sulfetos (ex. calcopirita) ajuda a manter o Cu em solução como sulfato de cobre. • Nas porções superiores dos depósitos de cobre supergênicos pode ocorrer óxidos: • Cuo + Cu2O + O2 3CuO cuprita tenorita Gossan ou chapéu de ferro zona de lixiviação

Superfície freática

minério oxidado (sulfatos)

cuprita

Azurita e malaquita

Geoquímica e mineralogia •

• • • •

Na presença de calcários, soluções cupríferas reagem com CO2, derivado dos carbonatos, para formar os carbonatos hidratados de cobre: 2CuO + CO2 + H2O Cu2(OH)2CO3 tenorita malaquita 3CuO + 2CO2 + H2O Cu3(OH)2(CO3)2 tenorita azurita Gossan ou chapéu de ferro zona de lixiviação Superfície freática

minério oxidado (sulfatos)

crisocola

Anglesita e malaquita

Geoquímica e mineralogia •

• •

Caso os sulfatos gerados na zona de oxidação não possam ser neutralizados, vão migrar descendentemente até encontrarem o minério sulfetado primário: CuSO4 + Fe2 S

FeSO4 + CuS

Reações deste tipo formam os sulfetos supergênicos, pela reação dos sulfatos vindos da zona de oxidação com sulfetos primários, hipogênicos.

• A covelita, calcocita e violarita (sulfetos de Cu e Ni) são minerais típicos desta zona de cimentação.

violarita

Zona oxidada

proto ore

Enriquecimento supergênico

CC CV

• Exemplos de depósitos

Chumbo e zinco • Fora o cobre outros metais em sulfetos podem ser oxidados como o chumbo: • PbS + 2O2 PbSO4 galena

anglesita

• Na presença de calcário, galena oxida para cerussita, um carbonato insolúvel. • PbS + H2O + CO2 + 2O2 PbCO3 + SO4 + 2H+

Anglesita

cerussita

Três tipos principais • Formação de nuggets de ouro

• Enriquecimento de Cu-pórfiro

• Enriquecimento de BIF

Enriquecimento de BIF

Nugget de ouro

Gossan

Descriminação de gossan

Descriminação de gossans • Gossan – concentração maciça de limonita formada por veios de sulfeto ou minério de sulfeto maciço.

Descriminação de gossans • Limonita residual, e outros produtos de Fe, é guia para minério em cobertura residual. • Elemento traço: minério x limonita laterítica, bog-Fe x produtos de py hidrotermal estéril, py singenética, carbonatos de Fe. • Gossan – concentração maciça de limonita formado por veios de sulfeto ou minério de sulfeto maciço.

Formação de gossans Cu

• Py

Zn

Ag

Fe(OH)3 + H2SO4 COLÓIDE

Fe(OH)3 amorfo- fase de absorção de metais)

Pb

goetita ou hematita (engrossa o grão – diminui a afinidade de absorção)

Co

O perfil supergênico pode ser subdividido em três zonas principais denominadas de: • zona oxidada; • zona cimentada ou de enriquecimento supergênico; • zona hipogênica ou protominério. O2 CO2 Superf. freática

óxidos minério (Sulfetos) secundário ou supergênico

Sulfetos primários, ou hipogênicos, ou protominério

A Zona de aeração, dissolução, oxidação

B

Zona de saturação ou cimentação ou enriquecimento superg. C Zona de estagnação ou zona do proto-minério

O perfil supergênico pode ser subdividido em três zonas principais denominadas de: • zona oxidada; • zona cimentada ou de enriquecimento supergênico; • zona hipogênica ou protominério. O2 CO2 Gossan ou chapéu de ferro

Superf. freática

óxidos minério (Sulfetos) secundário ou supergênico

Sulfetos primários, ou hipogênicos, ou protominério

A Zona de aeração, dissolução, oxidação

B

Zona de saturação ou cimentação ou enriquecimento superg. C Zona de estagnação ou zona do proto-minério

Descriminação de gossans Adsorção de elementos - traço nos óxidos hidratados amorfos podem dar boas indicações: • Pb, Cu, Ag (< Zn), quando cristalizam em hematita e goetita, adsorvem os metais na estrutura. • Mo, As e Se (adsorvidos por FeO2, em condições ácidas ) Carapaça endurecida ferruginosa.

Gossan

• enriquecimento supergênico

Laterização em bif: Serra da Rola Moça, BH

Discriminação de gossans Combinações para Minério de Ni-Cu Alto Cu e Ni e baixo Mn e Cr Campo de gossan verdadeiro

Gossan Ni Gossan chert• Sulfetado Falso gossan

Enriquecimento Cu no minério primário pent-poccpy, gossan verdadeiro. Campo de • Soluções ácidas (pH 3), gossan oxidação dos sulfetos, falso lixivia o Zn. • Alteração de máficas e ultramáficas não gera soluções ácidas e não mobiliza o Zn.

3+ 2 • pH hidro Fe Diagrama triangular Ni-Cu-Zn utilizado para discriminar derdadeiros e falsos gossans de • pH hidro Cu2+ 5,3 Fortaleza de Minas (Taufen & Brenner 1987) • pH hidro Zn2+ 7

Pium Hi

NPaa - Grupo Araxá (Neoproterozóico) Complexo Varginha-Guaxupé (Mesoproterozóico Greenstone belts Fortaleza de Minas (fm), Rio Mata Cavalo (mc) 2971 m.a. e Serro (Se) Greenstone belt Pium-Hi Ultrabásica – 3116m.a Complexos ortognaissicos

Grupo Bambuí

Fortaleza de Minas

Saída de campo Prospecção 2006

Vista parcial do Passivo da Plumbum em Adrianópolis.

Adrianópolis, Ribeira - Vale da Ribeira

Divisa Adrianópolis – Ribeira (SP)

• Trabalhos de prospecção em cavas antigas.

• Mina subterrânea de Panelas

CC

Lençol de enriquecimento

CV

• Interação hipogênica supergênica em depósito Cu pórfiro.

•

Cor esverdeada, efeito da Mineralização supergênica. Radomiro Tomic Porphyry Copper Deposit, Chile.

• Enriquecimento supergênico, Chile.

• Cores amarronzadas da zona de oxidação, do depósito de enriquecimento supergênico. Mina de Silver Bell.

• Silver Bell North pit.

•

Cores de embassamento típicas de hidróxidos de Fe (possivelmente goetita ou lepidocrossita) formado na superfície da rocha. Cores formadas por finas camadas dos hidróxidos na sujperfície da rocha e não por elementos traços. Open pit 2, Transaction mine, Rodalquilar District, Spain.

• Erdenet Copper mine, Mongólia

• Calcocita – Cu2S

• Covelita - CuS

• Digenita – Cu9S5

• Cubanita - CuFe2S3

• Cuprita – Cu2O