Mineralogia e geoquímica de gossans e lateritos auríferos na região de Carajás: depósitos de Igarapé Bahia e Águas Claras

The Igarapé Bahia mine and the Águas Claras prospect are examples of supergene gold mineralization in gossans and latentes. They are located in the Carajás mining district, Pará state, Northern Brazil. These areas belong to Vale do Rio Doce Company and all the exploration programs were conducted by DOCEGEO. In this work, mineralogical and geochemical studies were performed in the weathering profiles of both areas focussing on the behaviour and distribution of gold and associated elements. The two areas exhibit similar primary geological context, with gold-bearing sulphide zones associated with shear zones and intense hydrothermal alteration, related to Archaean to Proterozoic metavolcano-sedimentary sequences. The supergene products are divided in two main groups: The gossan system and the lateritic system with evidences of superimposition of the latter on the former. The profiles were studied after different surface and subsurface sampling. The following horizons and zones were described, from base to top: (1) in the gossan system: primary sulphide zone, secondary sulphide zone and a thick oxidation zone; (2) in the latente system: a brecciated lateritic iron crust, a dismantled iron crust or stone-lines and latossols. The lateritic iron crust developed over the pre-existing gossans, resulting in a complete obliteration of the primary textures and structures and promoting a new remobilization of gold and other elements. This structuration can be observed today in the Igarapé Bahia area while at Águas Claras the latente profile over the mineralized bodies was truncated and exposing the gossans. The mineralogical composition of gossans and latentes is mainly represented by hematite, and variable amounts of goethite, Al-goethite, maghemite, gibbsite, kaolinite and quartz. Hematite predominates in the gossans and goethite becomes progressively enriched toward the latentes. In the deepest parts of the gossans the following minerais were identified: malachite, cuprite and native copper, mainly associated with hematite, besides azurite, chrysocolla and quartz; the Aguas Claras area presents a broader paragenesis in the primary sulphide zone, that includes: chalcopyrite, pyrite, arsenopyrite, cobaltite, quartz, magnetite, wolframite and tourmaline. Primary gold occur as diminute particles finelly disseminated in the sulphides and with different compositions in the Au-Ag alloy. In the Águas Claras area it occurs associated with a wide range of Bi-, Ag- and Pb-tellurides, besides native bismut. Tourmaline (dravite) and wolframite (ferberite) also occur as important accessory minerais, both in the primary and secondary environment. In the gossans they occur as centimetric cumulates, acting as important guides for gossans identification. Major element geochemistry of the profiles is mainly characterized by very high iron contents in the gossans, that progressively diminish toward the latossols. On the oder hand, the contents of Si, Al, Ti and LOI increase toward the top of the profiles. Calcium, Mg, Na e K are completely depleted in the gossans and laterites. Geochemical associations of trace elements are variable for the two areas and reflect mainly the chemical and mineralogical variations from the primary zones. In the mineralized bodies (gossans + iron crust) the following geochemical signatures were characterized: Au, Cu and Mo, for the Igarapé Bahia area; and Au, Cu, As, B, W, Sn and Bi, for the Águas Claras area. From the various horizons and zones of the profiles, different gold particles were separated and analised by Scanning Electron Microscope with Energy Dispersive System. Strong variations were described in terms of morphology and chemical compositions in the Au-Ag alloy. Silver, Pt, Pd, Fe e Cu were frequently detected, where Ag contents range from less than 1% to more than 25%. The studied grains were divided in two groups: (1) Primary particles associated with primary sulphides; and (2) Secondary or supergene particies, associated with gossans, latentes and latosols. These were further divided in two groups: (2.1) residuais particles, generally with more than 30 grn of mean diameter and exhibiting a primary core with Ag-depleted rims; and (2.2) authigenic or neoformed particles, which are extremely fine (< 5 1.un) and of very high fineness, frequently associated to the coarser and residual grains. The results obtained allowed us to interpret the supergene evolution of the area in four main phases, each one associated with or related to a major period of gold remobilization: Phase I - Gossan formation: related to the development of gossanic bodies in tropical climatic conditions which ranged from semi-arid to seasonally humid (savannas). In this work this is considered as prior to Lower Tertiary. During this phase, gold was remobilized from lower primary zones through thiosulphates complexes and reprecipited in the upper oxidized zones associated with iron oxy-hydroxides. The reprecipitated gold is fine-grained and of medium fineness. Phase Mature Lateritization: related to the broad lateritic weathering processes that took place in the whole Amazon region during Early Tertiary times. Mature lateritic profiles were formed above the gossans and their wall-rocks, with the development of a brecciated lateritic iron crust that includes gossans fragmenta. The gossan system was obviously oppened during this phase resulting in physical and chemical dispersion of gold. The role of organic matter related to biological activity was very important in the chemical remobilization of gold. Phase 111 - Post-Mature lateritization: related to all weathering processes that took place in the region after the establishment of the lateritic profiles during the trànsition Upper Oligocene-Middle Miocene. The main supergene products of this phase are the upper latosols of the Igarapé Bahia area. After the weathering of gold-bearing lateritic crusts, this element is once again remobilized following the same chemical mechanisms of phase II, but under increasing biological activity. This resulted in an intensive physical dispersion, broadening of geochemical haloes and weakening of gold signals. This new lateritic cycle was less intensive as compared to the previous one. It took place in the transition to more and conditions during the Plio-Pleistocene, resulting in an intense denudation of the landscape with erosion, truncation and exposure of the Aguas Claras gossans. Widespread gold-bearing coluvium (in the Águas Claras arca) and Placer deposits are inportant supergene products regionally related to this phase. Ali the weathering processes that took place after the establisment of the landscape in the end of phase III are considered in this work as phase IV. These are related to prevailing humid conditions that become dominant after the end of Pleistocene and during the Holocene, giving rise to new latosols, stone-lines, coluvium and aluviums.DAAD - Serviço Alemão de Intercâmbio Acadêmico / Deutscher Akademischer AustauschdiensCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorFINEP - Financiadora de Estudos e ProjetosA mina Igarapé Bahia e o prospecto Águas Claras são exemplos de mineralizações de ouro supergênico relacionados a gossans e lateritos. Ambas as áreas estão situadas na região de Carajás, Estado do Pará, pertencem a Companhia Vale do Rio Doce e foram pesquisadas pela Docegeo. Neste trabalho foram estudados a mineralogia e a geoquímica dos perfis laterito-gossânicos dessas duas áreas, com ênfase para a distribuição do ouro e outros elementos associados. As duas áreas em questão apresentam estilos de mineralização primária semelhantes e dentro do mesmo contexto geológico regional, a saber, ouro associado a zonas de sulfetos maciços ou disseminados, ligados a processos de alteração hidrotermal em zonas de cisalhamento, cujas rochas hospedeiras são seqüências metavulcano-sedimentares do Arqueano-Proterozóico. Os produtos supergênicos são divididos em dois grupos distintos: os do sistema gossânico e os do sistema laterítico, onde foi evidenciada a superposição do último sistema sobre o primeiro. Na descrição dos perfis supergênicos, através de amostras e informações de superfície e sub-superficie, os seguintes horizontes e zonas foram caracterizados, da base para o topo: (1) no sistema gossânico: zona de sulfetos primários, zona de cementação e espessa zona de oxidação; (2) no sistema laterítico: crosta lateritica com fragmentos dos gossans, crosta laterítica desmantelada ou linhas de pedras e latossolos. O perfil laterítico se desenvolveu sobre gossans pré-existentes, com obliteração das suas feições originais e promovendo remobilização química e física do ouro e dos outros elementos. No quadro geomorfólogico atual, a área Igarapé Bahia apresenta essa estruturação completa, enquanto que na área Águas Claras, o perfil laterítico sobre os corpos mineralizados foi truncado e os gossans estão aflorantes. A composição mineralógica da porção superior dos gossans e dos lateritos é essencialmente à hematita, goethita (com teores variáveis de Al), maghemita, gibbsita, caulinita e quartzo, em diferentes proporções. Nos gossans é nítido o domínio da hematita sobre os demais minerais. Nas porções mais profundas dos gossans, em direção a zona de sulfetos primários, foram identificados: malaquita, cuprita e cobre nativo, predominantemente, e associados a hematita, além de azurita, crisocola e quartzo; na zona de sulfetos primários observou-se uma paragênese um pouco distinta, entre as duas áreas. Em Igarapé Bahia dominam: calcopirita, magnetita, clorita, siderita e quartzo, enquanto em Águas Claras foram descritos: calcopirita, pirita, arsenopirita, cobaltita, magnetita, quartzo, wolframita e turmalina. O ouro primário ocorre finamente disseminado, incluso nos sulfetos, apresentando diferentes graus de pureza. Na área Águas Claras, ocorre associado a uma grande variedade de teluretos de Bi, Ag, Pb e Bi nativo. Ainda nesta área, turmalina (dravita) e wolframita (do tipo ferberita) são importantes minerais acessórios, comportando-se como resistatos, durante o desenvolvimento dos perfis, enriquecendo-se nos gossans e nas crostas, na forma de agregados centimétricos, e servindo como importantes guias na prospecção desses corpos. A composição química dos perfis, em termos dos elementos maiores, é caracterizada por teores extremamente elevados de Fe nos gossans, que diminuem, progressivamente, em direção aos latossolos, e inversamente, Si, Al, Ti e H2O (perda ao fogo), enriquecendo-se para o topo dos perfis. Cálcio, Mg, Na e K estão completamente empobrecidos na maioria das amostras estudadas. Em relação aos elementos-traço, as associações geoquímicas são bastante variáveis, entre os perfis das duas áreas, refletindo, fundamentalmente, as variações químico-mineralógicas das zonas primárias. Nos corpos gossânicos mineralizados, as seguintes assinaturas geoquímicas foram caracterizadas: Au, Cu e Mo, na área Igarapé Bahia; e Au, Cu, As, B, W, Sn e Bi, na área Aguas Claras. Diferentes partículas de Au de diversos pontos dos perfis, associadas a sulfetos, veios de quartzo, gossans, crostas lateríticas e latossolos foram observadas ao Microscopio Eletrônico de Varredura e analisadas com o Sistema de Energia Dispersiva, com grandes variações observadas, em termos da morfologia e da composição química das mesmas. Prata, Pt, Pd, Fe e Cu foram freqüentemente encontrados nas análises, onde os teores de Ag variavam de menos de 1% até a composição do electrum. As partículas estudadas foram divididas em: (1) Partículas de ouro primárias (associadas aos sulfetos primários); e (2) Partículas de Au secundárias ou supergênicas, associadas aos gossans, crostas lateriticas e latossolos, sendo essas últimas classificadas como (2.1) residuais, aquelas, em geral, com mais de 30 gm de diâmetro médio, núcleo primário e bordas lixiviadas em Ag; e (2.2) autigênicas ou neo-formadas, de elevada pureza, e extremamente diminutas (< 5 pm), via de regra na periferia dos grãos maiores, residuais. Em todas as partículas de ouro relacionadas aos perfis laterito-gossânicos estudadas, as formas e os contatos delas com os principais minerais hospedeiros, goethita e hematita, indicam uma cristalização contemporânea do ouro com esses minerais. Os resultados obtidos levaram a interpretação do desenvolvimento dos perfis laterito-gossânicos em quatro fases principais, de abrangência regional, onde cada uma dessas fases desempenhou um importante papel na redistribuição do ouro: A fase I, denominada de Fase de formação dos gossans, está relacionada ao desenvolvimento dos gossans, em condições climáticas tropicais semi-áridas a sazonalmente úmido (savana), e considerados neste trabalho como anteriores ao Terciário Inferior. Durante essa fase, o ouro foi remobilizado das zonas sulfetadas através, principalmente, de soluções ou complexos Au-tiossulfatados, reprecipitando na zona oxidada, junto com os óxidos 'e hidróxidos de ferro. As partículas neoformadas, resultantes, apresentam granulação fina e pureza média (teor algo elevado de Ag); A fase II foi denominada de lateritização Matura e está relacionada ao marcante processo de intemperismo laterítico que aconteceu na região Amazónica, como um todo, durante o Terciário Inferior. Perfis lateríticos maturos se formaram, indistintamente, sobre os gossans, e sobre as suas encaixantes, com o desenvolvimento de crosta laterítica brechóide contendo fragmentos dos gossans. Com essa superposição de processos, o sistema gossânico foi aberto, e uma nova remobilização aconteceu, dessa vez em condições mais oxidantes e, certamente, com uma importante atuação dos complexos orgânicos, cianetos e complexos aquo-hidrolisados na mobilização do ouro. Além da mobilização química desse elemento, importante dispersão fisica aconteceu, com o início da formação da feição morfológica tipo "cogumelo". Na fase três, descrita neste trabalho como pós-lateritização Matura, assiste-se a uma retomada de condições favoráveis a lateritização, semelhantes as da fase anterior, com o intemperismo dos perfis lateríticos maturos, a partir do Mioceno Médio. Os principais produtos deste período são os latossolos da área Igarapé Bahia. Com a nova abertura de sistema, o ouro é novamente remobilizado, através dos mesmos mecanismos fisico-químicos e com a atividade orgânica desempenhando um papel mais intenso em relação a fase anterior, com forte dispersão fisica, no sentido do espalhamento ou abertura dos halos de dispersão do Au e diminuição do sinal deste elemento. A intensidade deste ciclo de lateritização foi menor que o do Terciário Inferior, já que a mudança para condições mais secas no Plioceno e início do Pleistoceno, levou a uma intensa denudação da paisagem, com a erosão e truncamento dos perfis na área Águas Claras e exposição dos gossans. Importantes depósitos coluvionares (na área Águas Claras) e aluvionares auríferos, a nível regional, são relacionados a esse período. A fase IV estão associados todos os processos de destruição/intemperismo do quadro geomorfológico estabelecido no final da fase III, em função das condições, predominantemente, úmidas, que passaram a prevalecer a partir do final do Pleistoceno e início do Holoceno, dando origem a novos níveis de latossolos, linhas de pedras, colúvios e aluviões