Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10451/30539
Título: Ore mineralogy and geochemistry of the Mandoos volcanic massive sulphide (VMS) deposit, Sumail Ophiolite, Oman
Autor: Moreira, Bruno Barros
Orientador: Mateus, António Manuel Nunes,1962-
Pracejus, Bernhard
Palavras-chave: Ofiolito de Sumail
Omã
Sulfuretos maciços
Mineralogia dos minérios
Geoquímica de rocha total
Teses de mestrado - 2017
Data de Defesa: 2017
Resumo: O Sultanado de Omã situa-se na península arábica e desde sempre despertou grande interesse geológico por nele aflorar a maior e mais bem preservada secção de manto superior, crosta oceânica e sedimentos pelágicos, conhecida como ofiolito de Sumail. A obducção deste ofiolito sobre a plataforma arábica ocorreu durante o Cretácico Superior, relacionando-se com o fecho do oceano Tétis. A sequência obductada pode atingir os 20 km de espessura e ocupa toda a região nordeste do Sultanado (Montanhas de Omã), formando uma faixa de direção NE-SE com ca. de 550 km de comprimento e 150 km de largura. Da base para o topo esta sequência compreende harzburgitos tectonizados (manto superior), uma porção gabroica com texturas variadas cortada por dioritos e trondjemitos, e um complexo de diques que alimenta a sequência extrusiva (lavas em almofada) superior. Esta última pode ser subdividida, dependendo dos autores, até um máximo de 5 unidades principais. Geotimes é a unidade basal desta sequência extrusiva, repousando diretamente sobre o complexo de dique em dique. Sobre esta assenta a unidade Lasail que, de acordo com Kusano et al. (2012), desenvolve interdigitações com a Geotimes sugerindo a possibilidade de corresponder a uma mera subunidade da última. A unidade Alley repousa sobre as duas últimas e partilha uma relação espacial com a unidade Boninítica. Os depósitos de sulfuretos maciços vulcanogénicos localizam-se maioritariamente na região norte de Omã, entre as sequências lávicas, sobretudo na transição Geotimes-Lasail. Barrie e Hannington (1999) descrevem estes depósitos como sendo do tipo máfico devido à natureza das rochas encaixantes típicas nestes sistemas ofiolíticos. Os minérios são ricos em Cu e pobres em Pb quando comparados com outros depósitos do tipo VMS (Volcanogenic Massive Sulphide). As primeiras evidências de mineração destes depósitos remontam à Idade do Bronze, tendo incidido sobretudo nos domínios de enriquecimento secundário (supergénico) de cobre. As minas de Lasail, Bayda e Aarja, no distrito de Sohar, representam as primeiras explorações de minério, rico em calcopirite, conhecidas no país. O depósito de Mandoos 1 localiza-se no norte de Omã, no distrito de Sohar, e foi descoberto em 2009 após campanha de prospeção geofísica (VTEM). Trata-se de um depósito oculto, coberto por gravilhas não consolidadas, possivelmente hospedado na unidade vulcânica Alley. A modelação tridimensional do depósito com o software MICROMINE revela um corpo mineralizado com 550 m de comprimento e largura máxima de 370 m, alongado segundo NW-SE e inclinado para SE; a sua espessura varia entre 1 e 90 m. O cálculo do volume da lentícula de minério aponta para um valor global de 1.8 milhões m3 que, assumindo uma densidade média de 4.44 g/cm3, resulta numa tonelagem de minério de aproximadamente 8 Mt com 1.72 wt% Cu. A modelação espacial da distribuição dos valores de concentração de Cu e Zn no depósito não colocou em evidência qualquer tipo de zonamento composicional relevante. Em Mandoos, duas campanhas distintas de amostragem foram efetuadas: uma amostragem pontual levada a cabo pela Dra. Ana Jesus em 2015, ao longo da frente de exploração Este; e uma amostragem em sondagens cedidas pela Mawarid à Universidade GUtech. Destas amostragens resultou uma coleção de 42 amostras, 27 das quais referentes a minérios sulfuretados, 6 representando jaspes mineralizados, 5 documentando sedimentos metalíferos e 4 basaltos mineralizados. Todas estas amostras foram alvo de caracterização petrográfica e geoquímica detalhada com o intuito de contribuir com informações úteis à compreensão do depósito de Mandoos e ao estabelecimento de um modelo metalogenético coerente. Os minérios associados a depósitos do tipo máfico são geralmente dominados por pirite, apresentando quantidades subordinadas de calcopirite e esfalerite. Tal é observado nos minérios texturalmente e mineralogicamente monótonos de Mandoos 1, os quais incluem ainda brechas cimentadas por sílica e alguns filossilicatos. Os sulfuretos de ferro predominam (principalmente pirite), ocorrendo ainda calcopirite, esfalerite, algumas fases mais ricas em cobre e, raramente, galena. Por sua vez, as fases minerais constituintes da ganga correspondem maioritariamente a quartzo, filossilicatos e laumontite. Os minérios são relativamente pouco retrabalhados termicamente, permitindo a preservação de um grande número de arranjos espaciais primários, sendo bastante comum a presença de texturas framboidais e colomórficas, para além de icnofósseis tipo polychetae piritizados. A origem biogénica de texturas framboidais foi rejeitada, tendo esta sido esta atribuída à propriedade ferromagnética da greigite, precursor da pirite em texturas framboidais. As fases mais ricas em Cu (bornite, covelite e spionkopite) são correlacionáveis com os estádios mais tardios de mineralização, evidenciando um evento mais oxidante. Esta lentícula mineralizada é alimentada por um stockwork caracterizado por basaltos silicificados com disseminações de pirite e alguns veios preenchidos por pirite e calcopirite, não sendo evidente o desenvolvimento de uma rede anastomosada de veios mineralizados. Texturas primárias de marcassite (colomórfica) e crescimentos de wurtzite em espaço aberto (e em contexto proximal de black-smoker) são observadas em algumas das amostras estudadas. Contudo, a coexistência de duas fases de ferro (pirite e marcassite) e de zinco (esfalerite e wurtzite) foi atribuída às variações físico-químicas abruptas que se podem fazer sentir, em poucos centímetros, nestes sistemas. Estas duas fases (marcassite e wurtzite) cristalizam preferencialmente em equilíbrio com soluções hidrotermais ácidas, sendo a mistura destas soluções com a água do mar responsável pelo aumento de pH que, por sua vez, conduz ao desenvolvimento das fases mais estáveis nessas condições (pirite e esfalerite) Relativamente aos sedimentos metalíferos (umbers e ochres), estes evidenciam texturas sedimentares com alternâncias de bandas mais ricas ou empobrecidas em óxidos e hidróxidos de ferro. Adicionalmente, observam-se também pseudomorfoses de sulfuretos, completamente oxidados. Por sua vez os jaspes mineralizados apresentam abundantes disseminações de sulfuretos, sendo ainda cortados por veios selados por pirite e calcopirite. A formação dos jaspes foi interpretada como síncrona do evento evolutivo mais oxidante, responsável pela formação das fases mais ricas em Cu, enquanto a génese dos sedimentos metalíferos foi atribuída a eventos tardios de oxidação da lentícula mineralizada no fundo oceânico e/ou à precipitação de metais libertados para a coluna de água em contexto exalativo e ambiente oxidante. Os dados de natureza geoquímica, mais precisamente a análise dos padrões de concentração normalizada de terras raras, sugere que a deposição dos minérios sulfuretados terá sido governada por misturas de água do mar e fluido hidrotermal, tal como nos jaspes, embora com proporções distintas. Os padrões obtidos para os sedimentos metalíferos (umbers e ochres) sugerem adsorção significativa de terras raras disponíveis na água do mar pelos filossilicatos constituintes dos sedimentos. As terras raras contidas nos minérios sulfuretados e nos jaspes deverão resultar da lixiviação dos basaltos a muro da mineralização, aquando da alteração hidrotermal. Os enriquecimentos em terras raras evidenciados pelas amostras de minério e jaspes podem ser alcançados com uma mistura de água do mar:basalto entre 0.85:0.15 e 0.99:0.01 para basaltos pouco alterados e entre 0.50:0.50 e 0.95:0.05 no caso de basaltos alterados. A modelação das magnitudes características dos fluidos hidrotermais de análogos modernos (TAG e EPR) podem ser simuladas com proporções entre 0.999:0.001 e 0.9999:0.0001, contudo a anomalia positiva em Eu e fracionação positiva em terras raras leves e pesadas típicas nestes fluidos não são completamente reproduzidas. Os enriquecimentos relativos em Cd, W, Sn, Te e In revelados por alguns minérios sulfuretados indicam a possibilidade do fluido hidrotermal mineralizante incluir uma contribuição magmática (episódica? e muito diluída), a qual pode ainda justificar outras diferenças composicionais observadas.
The modelling of the Mandoos 1 massive sulphide deposit revealed an orebody of ca. 8 million tonnes with an average grade of 1.72 wt% Cu. The spatial distribution of Cu and Zn concentrations suggests that the ores are relatively homogenous in composition and were not significantly affected by metal zoning refinement processes. The massive sulphide lens is mainly composed of iron sulphide rich (pyrite ± marcasite) breccias, cemented by silica ± phyllosilicates ± laumontite, having chalcopyrite (commonly altered to Cu-rich phases) and sphalerite as accessory minerals. The ores preserve large number of primary textures (colloform and framboidal) and also tubeworms (polychetae). The observed large amount of trace elements in the majority of mineral phases are consistent with the poor thermal reworking of the ores, also compatible with the monotonous and low diverse mineral assemblage. This Cu-rich VMS deposit is characterised by secondary Cu enrichment, developed during an oxidising event, which might also be synchronous of jaspers formation. When these sulphide ores were not covered, a seafloor weathering produced sequences of umbers and ochres with variable thickness, where massive sulphide breccias are oxidised and impregnated with silica in a more cold and oxidising environment, although these can also be formed by direct precipitation of metals within the water column, derived from exhalative discharges and deposited in such conditions. The REE normalised patterns of sulphide ores are consistent with a mixture of seawater and vent fluids (derived from basalt leaching – SW:B). The relative REE enrichments displayed by the ore samples can be simulated by a ratio of seawater (SW) and basalt (B) scattered between 0.85:0.15 and 0.99:0.01 for less altered basalts, while for altered basalts (B’) the values range from 0.50:0.50 to 0.95:0.05. The same is observed in sulphide-mineralised jaspers, while the REE in umbers and ochres derives entirely from seawater. Present-day vent-fluids REE magnitudes (TAG an EPR) are simulated with SW:B and SW:B’ interactions between 0.999:0.001 and 0.9999:0.0001. Nevertheless the pattern displayed by modern vent fluids, characterised by an evident Eu positive anomaly and positive LREE and HREE fractionation, is not completely reproduced by the performed simulation. Evidence of magmatic contributions to the hydrothermal mineralising fluid is supported by overall enrichments in Cd, W, Sn, Te and In; these contributions may also explain some other observed compositional differences.
Descrição: Tese de mestrado em Geologia Económica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2017
URI: http://hdl.handle.net/10451/30539
Designação: Mestrado em Geologia Económica
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