The Limoeiro Ni-Cu-(PGE) sulfide deposit : metallogenesis, mafic magmatism and metamorphism in eastern Borborema Province

Complexos máficos, máfico-ultramáficos e ultramáficos são os típicos hospedeiros de mineralizações magmáticas sulfetadas de níquel, cobre e elementos do grupo da platina (PGE). Em 2009 a Votorantim Metais descobriu o depósito Ni-Cu- (PGE) sulfetado de Limoeiro no leste do estado do Pernambuco. Motivado pela descoberta, esta tese objetivou entender a gênese e evolução geológica do Complexo Limoeiro e sua mineralização de Ni-Cu-(PGE) nas escalas local e regional. Para isso foram realizados trabalhos de campo, mapeamento geológico, descrição de testemunhos de sondagem, interpretação de seção de sondagem, amostragem seletiva de rochas frescas e de mineralizações, petrografia óptica, química de rocha total, química de minério, química mineral, imageamento em microscópio eletrônico de varredura (MEV), análises químicas pontuais por espectrômetro de massa acoplado a feixe laser (LA-ICP-MS), imagamento de zircões por cátodo luminescência (CL) e datação U-Pb. A mineralização do depósito Limoeiro é essencialmente disseminada [pirrotita (~70%), calcopirita (~15%) e pentlandita (~15%)] e hospeda-se no topo de uma intrusão tubular (Sequencia Superior), sub-horizontal, concentricamente zonada (harzburgito no centro e ortopiroxenito na borda) com centenas de metros na transversal e alguns quilômetros na longitudinal. Esta intrusão faz parte de um sistema de condutos que ocupa uma área de 70 x 15 km, orientado na direção ENE-WSW, totalizando cerca de 150 km lineares de rochas intrusivas. A estratigrafia da intrusão é formada por pelo menos quatro pulsos magmáticos principais (Baixo Cr, Superior, Zona de Transição e Inferior), sendo cada um deles distintos em termos de fracionamento e mineralização na região do depósito. Apesar disso, o magma parental formador de cada pulso magmático é similar entre eles. Trata-se de um magma toleítico picrítico de alto MgO com forte assinatura de contaminação crustal. O progressivo aumento da razão Cu/Pd (de 5200 para 5800) das rochas da Sequencia Superior em harmonia com a diminuição do tenor evidencia fluxo horizontal do magma para leste. Todo o complexo foi metamorfisado na fácies granulito baixo (750-800ºC em 634±6 Ma) o que promoveu a recristalização dos zircões, dos sulfetos de metal base e provavelmente a fusão dos bismutoteluretos portadores de PGE. O tipo de intrusão conolítica como de Limoeiro é típico de intrusões relativamente rasas em ambientes compressivos. Não foi alcançada uma idade precisa para cristalização da intrusão que hospeda o depósito Limoeiro, mas correlação entre razões Th/U e idades U/Pb em zircões metamorfisados sugerem uma idade de ca. 800 Ma. Nesta idade é possível que o sul da Província Borborema e sua continuidade na Africa experimentaram de modo concomitante extensão com abertura de assoalho oceânico e colisão continental. Ao mesmo tempo em que se desenvolvia crosta oceânica na parte oeste (Riacho do Pontal), na parte leste dominava ambiente colisional compressivo (Limoeiro). Em uma escala global a intrusão de Limoeiro é contemporânea à quebra do supercontinente de Rodínia e a existência de uma superpluma que tornou o manto extraordinariamente quente. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACTMagmatic sulfide nickel, copper and platinum-group elements (PGE) are typically hosted by mafic, mafic-ultramafic and ultramafic complexes. The Limoeiro Ni- Cu-(PGE) sulfide deposit was discovered in 2009 by Votorantim Metais in the eastern part of Pernambuco state, northeastern Brazil. Driven by this discovery, this thesis was undertaken to understand the geological evolution of the Limoeiro Complex and the genesis of its Ni-Cu-(PGE) deposit in local and regional scales. The methods involved field work, geological mapping, drill core descriptions, drilling section interpretation, fresh rock and ore sampling, optical petrography, whole rock and ore chemistry, mineral chemistry, electronic petrography using MEV, trace element mineral chemistry using LA-ICP-MS, zircon petrography using CL and U-Pb dating. The mineralization is essentially disseminated sulfide [pyrrhotite (~70%), chalcopyrite (~15%) and pentlandite (~15%)] and is hosted in the upper part (Upper Sequence) of a tubular, sub-horizontal, concentrically zoned (harzburgite core surrounded by orthopyroxenite shell) intrusion, of scale of hundreds meters in crosssection by a few kilometers long. This intrusion is part of a conduit system (150 linear km of intrusive rocks), which occurs in an area of 70 x 15 km elongated in the ENEWSW direction. The intrusion stratigraphy can be divided into at least four main magmatic pulses (Low-Cr, Upper, Transition Zone and Lower), which differ in terms of fractionation and mineralization-content. However, their parental magmas are similar, and can be classified as a high-MgO tholeiitic picrite with intense crustal contamination. The progressive increase of Upper Sequence Cu/Pd ratio (5200 to 5800) together with metal tenor decrease suggests horizontal magma flux to the east. The whole complex was metamorphosed in lower granulite facies (750-800ºC at 634±6 Ma), which resulted in the zircons and base metal sulfides recrystallization and probably in the melt of the PGE-bearing bismuthotelurides. Compressive geological settings are commonly associated with chonolithic intrusions, such as the Limoeiro Complex. The metamorphic zircons within the complex show a positive correlation between U/Pb age and Th/U ratio, which alow infer crystallization age of ca. 800 Ma for Limoeiro. During that time the Southern part of Borborema Province and its African continuity have experienced contrasting tectonic settings. The Western side was rifting and forming oceanic crust (Riacho do Pontal), whereas in the Eastern counterpart collisional and compressive settings (Limoeiro) prevail. In a global scale, the Limoeiro intrusion emplacement was coeval to the Rodinia supercontinent break-up and to a superplume activity, which overheated the mantle at ca. 800 Ma