Study of copper mineralization in basalts of the Serra Geral Group, using X-ray diffraction, scanning electron microscopy-energy dispersive spectroscopy, and neutron tomography

Michigan-type copper mineralization occurs in basalt flows of the Serra Geral Group in the Nova Prata do Iguaçu region, southwestern Paraná State, Brazil. Native copper is the main ore mineral in these mineralizations, and its supergene alteration transforms it into copper oxides, malachite and chrysocolla. As a gelatinous precipitate, chrysocolla fills amigdules and impregnates fractures in the basalt, besides covering secondary minerals and other alteration products. In this study, X-ray diffractometry and scanning electron microscopy coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM/EDS) were techniques used to characterize the crystallinity degree and chemical composition of chrysocolla and to identify other hydrogenated materials, in order to aid neutron 3D imaging interpretation. Chrysocolla proved to be an efficient neutron attenuator, yielding linear attenuation coefficients in the 0.8–1.3 cm-1 range, whereas the ore body (basalt) yielded values in the 0.5–0.6 cm-1 range. This contrast between the coefficients contributed to the good resolution of the tomographic images and films, allowing the visualization of the distribution of chrysocolla in the basalt samples and the estimation of the volumetric fraction of chrysocolla, with values in the 0.9–1.4% range, yielding 7.8 vol.% of chrysocolla for one of the sample. The integrated use of the three analytical techniques proved to be a possible tool for mineral potential assessment in the initial phases of mining exploration, especially when the substances of interest are rich in hydrogen.Mineralizações de cobre do tipo Michigan ocorrem nos derrames basálticos do Grupo Serra Geral na região de Nova Prata do Iguaçu, sudoeste do estado do Paraná. Nessas mineralizações, o cobre nativo é o principal mineral de minério e, com a alteração supérgena, transforma-se em óxidos de cobre, malaquita e crisocola, sendo esta encontrada na forma de um precipitado gelatinoso que preenche amígdalas e impregna fraturas no basalto, além de recobrir minerais secundários e outros produtos de alteração. Neste estudo, foram utilizadas as técnicas de difratometria de raios X e microscopia eletrônica de varredura-espectroscopia por energia dispersiva (MEV-EDS) para a caracterização do grau de cristalinidade e composição química da crisocola e a identificação de outros materiais hidrogenados, como subsídio para o imageamento 3D por tomografia com nêutrons. A crisocola destacou-se como um eficiente atenuador de nêutrons, obtendo-se coeficiente de atenuação linear da ordem de 0,8–1,3 cm-1, ao passo que, para o corpo de minério (basalto), obteve-se 0,5–0,6 cm-1. O contraste entre os coeficientes permitiu a obtenção de imagens tomográficas e filmes de boa resolução, em que se pôde visualizar a distribuição da crisocola na amostra de basalto e estimar como fração volumétrica de crisocola no corpo de minério valores entre 0,9 e 1,4%, obtendo-se o valor de 7,8% em volume de crisocola para uma das amostras. A utilização integrada das três técnicas analíticas demonstrou que esta pode ser uma ferramenta para avaliação do potencial mineral nas fases iniciais da prospecção mineral, especialmente quando as substâncias de interesse são ricas em hidrogênio