A cristalização de cúpulas de intrusão é um importante processo na geração de depósitos hidrotermais na crosta terrestre. A mineralização nesse contexto ocorre devido à liberação de fluidos hidrotermais durante o resfriamento, trazendo consigo substâncias voláteis que carregam elementos da diferenciação magmática. Dentre os depósitos associados a esse sistema, estão os depósitos de Cu pórfiro e skarn, que, a partir de diferentes condições, acumulam metais em concentrações anômalas na crosta terrestre junto a sistemas de plútons cristalizados.
Figura 1: Depósitos hidrotermais associados à colocação de plútons em baixas profundidades. Fonte: Kirkham & Sinclais (1996). Acesso em 05/08/2021.
DEPÓSITO TIPO Cu PÓRFIRO
Depósitos hidrotermais do tipo Cu pórfiro são as principais fontes de Cu e Mo do mundo, sendo responsável por 50-60% da produção mundial de Cu e 95% da produção de Mo (Sinclair, 2007). Subordinadamente, são também importantes meios de obtenção Au, Ag e Sn.
O processo mineralizante
A formação de um depósito do tipo Cu pórfiro depende inicialmente da colocação de um corpo ígneo a pequenas profundidades. Ao passar pelo resfriamento, esse corpo libera água e gases a altas pressões carregados de metais oriundos do manto. Esses vapores são mantidos na cúpula até que ocorre o rompimento e os metais transportados são então condensados e depositados como fluidos frios (Figura 2). Durante esse processo, a descompressão e expansão da cúpula são etapas fundamentais, pois são as responsáveis pela rápida diminuição da solubilidade dos metais que compõem o fluido.
Figura 2: Momento de liberação dos fluidos a altas pressões. Fonte: Seeking Alpha. Acesso em 05/08/2021.
Ao contrário do que se espera, a importância do plúton não se limita ao fornecimento de fluidos para o sistema. Ao entrar em contato com as encaixantes, o corpo ígneo desenvolve o que chamamos de “permeabilidade secundária”, que contribui para o acúmulo dos metais na rocha hospedeira. A permeabilidade secundária é estabelecida pelo desenvolvimento de um intenso fraturamento das encaixantes, originando estruturas diagnósticas usadas para identificação do depósito.
Profundidade: um fator chave
Um dos principais fatores que favorecem o desenvolvimento de concentrações anômalas de metais e a formação do depósito do tipo Cu pórfiro é a profundidade na crosta em que os processos mineralizantes ocorrem, entre 425°C e 320°C.
Em primeiro lugar, nessa faixa as rochas silicáticas alteram seu comportamento de dúctil para rúptil, favorecendo o fraturamento e a permeabilidade e reduzindo a pressão. Além disso, nessa temperatura ocorrem importantes alterações na solubilidade da sílica – que mostra solubilidade retrógrada – e do Cu – que torna-se menos solúvel devido à descompressão.
Por fim, a concentração de SO2 dissolvido na fase fluida é consideravelmente maior que a concentração de H2S e H2SO4 sob temperaturas de 425°C a 320°C. Esse desequilíbrio químico favorece a formação de minerais de sulfeto e sulfato, além de promover o avanço da alteração ácida.
Características do depósito
Depósitos Cu pórfiro são depósitos de baixo teor (0.4 – 1.0%) e grande volume, com forte controle estrutural - causado pela colocação do plúton nas encaixantes. O depósito é formado com foco vertical, associado à grande inclinação do gradiente térmico entre a superfície e a câmara magmática.
O minério encontra-se disseminado ou em veios, tanto nas encaixantes como no plúton cristalizado – este, por sua vez, encontra-se em baixas profundidades e possui composição intermediária a ácida e textura porfirítica. É comum a identificação da mineralização em ampla shell central sobre pequenos cilindros de stocks porfirítico.
Figura 3: Ambiente geotectônico favorável à formação de depósitos hidrotermais do tipo Cu pórfiro e skarn. A crosta subductada enriquecida em fluidos fornece boas condições para a mineralização associada a corpos ígneos em baixas profundidades. Fonte: Lee & Tang (2020). Acesso em 05/08/2021.
O depósito ocorre em faixas extensas e estreitas de províncias metalogenéticas lineares, predominantemente associadas a cinturões orogênicos. São, em geral, pós-paleozoicos – principalmente Cenozoicos.
Como uma das feições diagnósticas está a alteração hidrotermal pervasiva, formando halos classificados conforme sua posição em relação ao plúton (Figura 4). São elas: potássica, sódica/cálcica, sericítica ou fílica, propilítica, clorítica e argílica.
Figura 4: Alteração hidrotermal pervasiva, característica dos depósitos de Cu pórfiro. Fonte: GEOPACIFIC. Acesso em 05/08/2021.
DEPÓSITOS SKARN
Depósitos hidrotermais do tipo skarn são formados no sistema pórfiro como resultado do metamorfismo de contato entre o plúton e as rochas encaixantes, em especial rochas carbonáticas. Dessa interação ocorrem mineralizações de Cu, W, Sn, Zn, Fe, Au e Mo.
Figura 5: Seção representativa da formação do minério em depósitos do tipo skarn e sua relação com a intrusão granítica. Fonte: Earth Science of Australia. Acesso em 05/08/2021.
O processo mineralizante
O processo de formação do depósito do tipo skarn se inicia com o metamorfismo de contato que ocorre quando o plúton – em altas temperaturas – interage com as rochas encaixantes carbonáticas, produzindo uma rocha cálcio-silicática composta por granada, piroxênio, epidoto e tremolita, por exemplo.
Mas por que rochas carbonáticas? Rochas carbonáticas são rochas pobres em sílica e, por isso, estão sempre em desequilíbrio composicional com o corpo ígneo silicoso. Esse desequilíbrio resulta no processo de metassomatismo (reações químicas entre as rochas carbonáticas e a sílica), resultando na rocha cálcio-silicática denominada escarnito (também chamado de skarn).
Figura 6: Amostra representativa da rocha metamórfica escarnito. Fonte: Geology.com. Acesso em 05/08/2021.
Para a evolução do processo de mineralização, é importante que o corpo ígneo seja saturado – para garantir a formação do escarnito – e rico em voláteis – para que haja migração de fluidos para as rochas metamórficas. Plútons nessas condições são encontrados em arcos magmáticos, onde ocorre grande envolvimento de fluidos durante o processo de subducção.
Após a formação do escarnito e durante a cristalização do corpo ígneo, os fluidos migram para as rochas metamórficas através de fraturas, dando início à alteração hidrotermal. Se os fluidos trouxerem consigo metais como Cu, Mo, W, Sn, Fe, Au e Zn, eles formarão boas concentrações, originando depósitos do tipo skarn (skarn minério).
Finalizada a cristalização do corpo ígneo, os fluidos meteóricos (fluidos que já estiveram em contato com a atmosfera), passam a ser os principais atuantes, uma vez que os fluidos magmáticos já formaram o skarn minério.
Endo-skarn e exo-skarn
Em relação à proximidade do corpo ígneo, o skarn (escarnito) pode ser classificado como endo-skarn ou exo-skarn.
Figura 7: Zonas de endo-skarn (laranja) e exo-skarn (vermelho) com os minerais associados a cada um e sua relação com o plúton. Fonte: Guilbert & Park (1986). Acesso em 05/08/2021.
O endo-skarn - região em contato com o plúton – é onde ocorre a maior influência composicional do corpo ígneo em relação ao skarn formado. Dessa forma, granadas são encontradas e sua mineralogia como um todo tem maior participação de Al. As zonas de endo-skarn são as mais propícias para a ocorrência da mineralização.
Já o exo-skarn – região mais externa ao plúton – tem menor influência da intrusão e, portanto, menor participação de Al em sua composição. O mineral característico dessa zona não é mais a granada, mas sim o piroxênio.
REFERÊNCIAS
SINCLAIR, W. D. et al. Porphyry deposits. Geological Association of Canada, Mineral Deposits Division, v. 5, p. 223-243, 2007.
Guilbert, J.M., and Park, C.F., Jr., 1986, The geology of ore deposits: New York, W.H. Freeman and Company.
MEINERT, Lawrence D. Skarns and skarn deposits. Geoscience Canada, 1992.
Autora: Marina Morena