Mineralogy and geochemistry of the hydrothermal alteration haloes related to the Mandoos volcanic massive sulphide (VMS) deposit, Sumail Ophiolite, Oman

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santos, André Cravinho
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/30289
Resumo: Relatório de estágio de mestrado, Geologia Económica (Prospecção Mineral)Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017
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spelling Mineralogy and geochemistry of the hydrothermal alteration haloes related to the Mandoos volcanic massive sulphide (VMS) deposit, Sumail Ophiolite, OmanOfiolito de SumailOmãVMSAlteração hidrotermalGeotermometriaMetalogeniaRelatórios de estágio de mestrado - 2017Departamento de GeologiaRelatório de estágio de mestrado, Geologia Económica (Prospecção Mineral)Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017Durante o Cretácico, o complexo contexto geológico e geodinâmico do ofiolito de Sumail, situado no Omã, permitiu o desenvolvimento de sistemas hidrotermais e consequente formação de numerosas mineralizações de sulfuretos maciços, algumas com interesse económico, encontrando-se hospedadas na sequência vulcânica. Esta é dividida em quatro principais unidades vulcânicas (da mais antiga para a mais recente): Geotimes, Lasail, Alley e Boninitic Alley. Apesar da maior parte destes depósitos se encontrarem hospedados na transição entre Geotimes e Alley, qualquer período de quiescência vulcânica, muitas vezes marcados pela presença de sedimentos metalíferos e outros marcadores de actividade hidrotermal exalativa, traduz um horizonte temporal onde a precipitação e acumulação de sulfuretos maciços é possível. Esta província metalogénetica de VMS do tipo máfico/tipo Chipre, é, então, comparável, em dimensão e tonelagem, ao ofiolito de Troodos, Chipre, com 30 a 50Mt de tonelagem total de minérios. O depósito de Mandoos, situado perto de Sohar, na parte Norte do ofiolito de Sumail, foi descoberto em 2009 através de técnicas geofísicas aeroportadas (VTEM), e as operações de extração tiveram início em 2011, em open-pit. Com recursos medidos que perfazem um total de 8 Mt, com 5 Mt de reservas (a 1.8% de Cu), este depósito representa um dos maiores depósitos descobertos neste ofiolito. Apesar disto, a inexistência de estudos detalhados desta mineralização, fazem dele um ótimo caso de estudo, permitindo o desenvolvimento de um estudo metalogenético aprofundado, (possivelmente) contribuindo para a definição de critérios de prospeção deste tipo de mineralizações. Assim, recorrendo a amostras recolhdas no open-pit e em sondagens cedidas pela Mawarid Mining, este trabalho teve como objectivo a caracterização da sequência vulcânica que hospeda esta mineralização, utilizando critérios mineralógicos e geoquímicos, com objectivo de I) atribuir uma posição volcano-estratigráfica ao depósito, e II) caracterizar os padrões de alteração observados, distinguindo entre halos de alteração imputáveis a episódios regionais, de baixa temperatura (“metassomatismo oceânico”) e halos de alteração hidrotermal, associados à precipitação e acumulação de sulfuretos maciços. As rochas vulcânicas que hospedam esta mineralização correspondem a rochas basálticas, de natureza toleiitica, caracterizadas por anomalias positivas, baixas, em Ti. Os teores baixos em ETRL (comparados com os dos ETRP), os padrões normalizados (condrito C1) de ETR e os seus teores em HSFE permitem atribuir estas rochas à unidade Lasail, colocando a possibilidade das rochas vulcânicas a muro da mineralização corresponderem a vulcanismo transicional entre esta unidade e a Geotimes. Considerando as características geoquímicas, particularmente de elementos traço e, também, os dados publicados (e.g. Godard et al., 2003; 2006; Kusano et al., 2012) para esta unidade vulcânica, considera-se que estas derivam da fusão parcial de rochas mantélicas, sujeitas anteriormente a taxas de fusão parcial elevadas, aquando da formação de fundidos silicatados máficos, tipo MORB, cuja extrusão originou a unidade infrajacente, Geotimes, num contexto de rift e formação de crosta oceânica. A sequência vulcânica é composta por basaltos microporfiríticos, sob a forma de escoadas maciças e/ou pillow-lavas, com quantidades e distribuição de vesículas variáveis, traduzindo os canais por onde os gases escaparam, durante a sua extrusão. Estas encontram-se também localmente fragmentadas, sendo esta fragmentação resultante de processos de arrefecimento brusco, relacionados com a interacção com água do mar. Estes processos estão associados a fracturação e fragmentação, criando descontínuidades físicas que permitem o escoamento de fluidos, gerando texturas similares a brechas. Os microfenocristais de clinopiroxena, de composição augítica, e de feldspatos do grupo das plagioclases, de composição bytownítica, encontram-se dispersos, por vezes em aglomerados, numa matriz composta por micrólitos de feldspatos do grupo das plagioclases, de composição semelhante à dos microfenocristais, e óxidos de Fe com quantidades consideráveis de Ti. Um primeiro episódio de alteração, de natureza pervasiva e ubíquo, correspondente a alteração regional decorrente da circulação de água do mar, em condições oxidantes, emm razões água/rocha baixas (metassomatismo oceânico), processo comumente apelidado de espilitização. Este estádio de alteração é marcado pela alteração das fases vulcânicas primárias: no caso dos cristais de clinopiroxena, esta alteração dá-se preferencialmente nos bordos e em fracturas, e esta é materializada por anfíbola e, posteriormente, marcada por clorite+epídoto; por sua vez, os microfenocristais e micrólitos de plagioclase registam um incremento significativo da molécula albítica na sua composição, sendo apenas encontrados núcleos que preservam a composição primária; os óxidos de ferro disseminados na matriz apresentam, frequentemente, bordos corroídos, e, na proximidade destes, são encontrados cristais de titanite. A matriz destas rochas encontra-se substituída por filossilicatos, com características expansivas, possivelmente interestratificados clorite-esmectite. A presença destes interestratificados poderá resultar, assim, da alteração de vidro vulcânico. Este episódio é também caracterizado pelo preenchimento das vesículas por fases minerais neo-formadas, como é o caso dos interestratificados clorite-smectite, calcite e zeólitos cálcicos. Estas ocorrem frequentemente, também, sob a forma de precipitados que preenchem veios. Frequentemente, são também encontrados veios preenchidos por hematite+carbonatos+clorite, que marcam a transição para o segundo episódio de alteração identificado. Na zona SE do depósito, assim como no open pit, são encontrados jaspes e umbers – rochas argilíticas ricas em (hidr)óxidos de Fe e Mn-, resultado de actividade exalativa hidrotermal de baixa tempertura. O desenvolvimento deste sistema hidrotermal está, possivelmente, controlado estruturalmente, e, perto do contacto com estas rochas exalativo-hidrotermais, observa-se, na matriz das rochas vulcânicas, uma forte impregnação de hematite, sendo apenas reconhecível alguns fenocristais de clinopiroxena. Na restante área, longe da influência directa das estruturas por onde os fluidos hidrotermais oxidantes, ricos em Fe e Mn, circulam, este episódio está marcado pela presença de veios de hematite+quartzo. São, também, frequentemente, observados veios de carbonatos calcíticos, que cortam estas rochas exalativas, localmente preenchendo fracturas en echelon, com brechificação sobreimposta. A actividade hidrotermal relacionada com a mineralização de sulfuretos maciços (e a intensidade da alteração associada) é, também, controlada estruturalmente, mas também função da porosidade e permeabilidade das rochas vulcânicas, i.e. abundância e distribuição das vesículas. Com base em geotermómetros baseados na variabilidade composicional da clorite, é possível estimar temperaturas entre 250-400ºC, para o fluido hidrotermal relacionado com a mineralização. De forma geral, distinguem-se diferentes fases de circulação de fluidos hidrotermais, dispostos numa rede de veios e filonetes, preenchidos por: I) Qz+Py+Chl; II) Qz+Py+Ccp; III) Cb+Py/Qz+Zeol; IV e V) Qz microcristalino. O controlo estrutural para a circulação destes fluidos hidrotermais é também reconhecível através das evidências de reabertura e sobreposição destas estádios de precipitados hidrotermais. A acompanhar a alteração hidrotermal associada à mineralização, ocorrem esporádicas disseminações de cristais euédricos, sub-microscópicos, de apatite, sugerindo uma contribuição de fluidos magmático-derivados, associados à cristalização das intrusões sub-vulcânicas doleríticas. Estas rochas apresentam também disseminações de apatite, assim como alguns sulfuretos (sub)microscópicos. Na área S/SE da mineralização, a alteração hidrotermal está marcada por uma silicificação fraca, disseminação de pirite e processos mais intensos de cloritização (comparando com as amostras recuperadas no open pit), com veios de quarto, clorite, pirite e, ocasionalmente, calcopirite. A partir dos dados de quimica mineral de grãos de chlorite, obtidos a partir destas amostras, é possível concluir que o fluido hidrotermal mineralizante, circulou a temperaturas entre os 200-400ºC, com valor mediano de ~270ºC. Por sua vez, nas amostras provenientes do open-pit são observáveis processos alteração hidrotermal marcados por silicificação mais intensos, acompanhados pela deposição de clorite, sob a forma de agregados de granularidade reduzida, disseminação de pirite, e ocasionalmente de calcopirite e esfalerite. Em ambos os casos é possivel encontrar, por vezes, evidências mineralógicas atribuíveis ao primeiro estádio de alteração descrito (metassomatismo oceânico), nomeadamente micrólitos de plagioclase albitizados. Durante a alteração hidrotermal, os balanços de massa que se estabelecem são, geralmente, negativos, com perdas de massa significativas, caracterizados por perda considerável em Si, Ca ou Mg, compatível com a decomposição das fases ferromagnesianas primárias e neo-formação de fases secundárias. Ganhos em Fe, acompanhados por Mg, indicam a presença de fluidos hidrotermais diluídos (misturados com água do mar), enquanto algumas zonas do open-pit são caracterizadas por ganhos em Fe, não acompanhados por ganhos em Mg, sugerindo a circulação de fluidos hidrotermais não diluídos. A estes domínios, registam também ganhos consideráveis em Cu, Zn, As, Ba e ainda em In, Sn, Tl e Cd, na ordem das dezenas de ppm, indicando ainda um input de fluidos tardios de oridem magmática, para o fluido hidrotermal, responsável pela mineralização. É também possível observar veios de hematite, posteriores à alteração hidrotermal, revelando que, durante o colapso térmico do sistema hidrotermal, outro(s) episódio(s) exalativo-hidrotermal de baixa temperatura sejam responsáveis pela deposição de jaspes/umbers. Assim, a mesma fonte de calor que permite sustentar os sistemas produtivos hidrotermais representa também, a fonte de calor que alimenta outros sistemas, de mais baixa temperatura, favorecendo a recorrência de alguns estádios de evolução do sistema, em períodos temporais distintos. Não obstante a amostragem abranger uma área significativa do depósito e permitir a caracterização da evolução do(s) sistema(s) hidrotermal/hidrotermais responsáveis pela formação deste depósito, uma amostragem mais completa, assim como a identificação e mapeamento das principais estruturas tectónicas presentes na área, permitiria a caracterização espacial do padrão de distribuição dos halos de alteração hidrotermal. Por fim, a utilização dos índices CCPI, AI e dos AImaiores e AItraço corroboram os dados mineralógicos e texturais, traduzindo uma boa correlação entre os dados de geoquimica de rocha total com as modificações mineralógicas, texturais e composicionais descritas. Assim, a sua utilização afigura-se interessante na prospecção de mineralizações do tipo VMS para o ofiolito de Omã.The Sumail ophiolite hosts numerous epi to syn-genetic massive sulphide mineralizations in its Cretaceous volcanic sequence. The Mandoos is one of the largest VMS deposits found in the ophiolite and the lack of detailed studies on its genesis makes it a prime case-study. Thus, this work aims to develop a mineralogical and geochemical characterization of the volcanic sequence that hosts the mineralization, in order to develop a metallogenetic model for the formation of the deposit, characterizing the hydrothermal alteration associated to the massive sulphide formation, the pinpoint of its volcanostratigraphic position and to develop geochemical criteria, helpful for mineral exploration purposes. Considering the REE contents and patterns, and the HSFE contents, these volcanic rocks are considered part of the Lasail volcanic unit, which rocks derive from the partial melting of an already depleted DMM mantle source, which underwent a previous melt extraction, in a ridge setting. These are microporphyritic basaltic rocks, with tholeiitic affinities, with a primary mineralogy is characterized by augitic clinopyroxene and bytownitic to labradoritic feldspar microphenocrysts, set in a plagioclase microlite rich matrix, with disseminated Ti-rich magnetite crystals. Oceanic metasomatic alteration is pervasive and responsible for the alteration and replacement of the primary volcanic minerals by (Ca-)amphiboles+Chl+Ep, Ab and Ttn and by the alteration of volcanic glass to interlayered Chl-Sme, as well as other secondary mineral phases such as calcite and calcic-zeolites, as vesicles and fractures infills. Sub-volcanic intrusions (dolerites) act as heat sources that allow to sustain structurally controlled hydrothermal systems, in different periods of time. Low-temperature hydrothermal systems are responsible for late-developed Hem+Qz±Chl±Cb veins, throughout the sampled area, and, in the SE part of the deposit, for the deposition of jaspers and umbers. Overall, the hydrothermal alteration includes silicification, dissemination of pyrite and chloritization and, in most of the area it is associated to hydrothermal quartz veins, sometimes occurring with sulphides, distinguishing four different hydrothermal vein stages: i) Qz+Py, ii) Qz+Py+Ccp±Sph which are, sometimes, re-opened and Cb+Py or Qz+Zeol precipitate, denoting an evolution of the hydrothermal fluid; iii and iv) Qz. The hydrothermal system, responsible for the mineralization, is characterized by temperatures between 200-430 ºC; it’s circulation is responsible for the development of different alteration facies, sometimes with preservation of oceanic metassomatic alteration effects, such as the albitized microlites. This is the result of the primary volcanic rocks permeability but, more importantly, the proximity to the structural features that act as fluid-flow channels. In extreme cases, the hydrothermal alteration is marked by intense brecciation, with hydrothermal quartz and sulphides-bearing veins, silicification and sulphides dissemination, revealing that the mineralization also took place as sub-seafloor replacement. The lithogeochemical data is coherent with the mineralogical transformations, using the AI and CCPI indexes. Additionally, during the registered alteration stages, elements such as Ti, Zr, Ta, Yb, Y, Nb and Ta are considered to have an immobile behaviour, some of them showing a slight mobility, especially during hydrothermal alteration. Nevertheless, the established mass balances, during hydrothermal alteration, record negative balances. Nevertheless, Fe gains are usually accompanied by Mg additions, highlighting the presence of diluted fluids but, for the sampled area of the open pit, the presence of non-diluted hydrothermal fluids is inferred by gains in Fe (but not in Mg) and metals such as Cu and Zn. Also, gains in In, Cd, Sn and Tl, as well as Ap disseminations in hydrothermal altered samples, reveal an input of late-magmatic fluids into the hydrothermal system. Finally, the use of AImajor and AItrace is found to be useful in distinguishing hydrothermal alteration, related to sulphide deposition, from regional metassomatic alteration, useful for exploration surveys.Figueiras, Jorge Manuel Verdilhão, 1955-Jesus, Ana Patrícia Marques de, 1975-Repositório da Universidade de LisboaSantos, André Cravinho2018-01-06T10:41:45Z201720172017-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/30289TID:201854180enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:23:03Zoai:repositorio.ul.pt:10451/30289Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:46:04.217952Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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