U-pb e Re-Os geochronology applied to the metallogenetic evolution of the Southrn Copper Belt of the Carajás Mineral Province

O Cinturão Sul do Cobre, Província Carajás, hospeda diversos depósitos de óxido de ferro-cobre-ouro (iron oxide-copper-gold ou IOCG), tais como Sossego (corpos Sequeirinho-Pista-Baiano e Sossego- Curral), Cristalino, Alvo 118, Bacuri, Bacaba, Castanha, Visconde e Jatobá, que estão localizados ao longo de uma zona de cisalhamento com direção WNW-ESSE, no contato sul entre a Bacia Carajás e as rochas do embasamento. Mapeamento geológico aliado a estudos geocronológicos (U-Pb SHRIMP IIe e LA-ICPMS) permitiram a caracterização dos litotipos hospedeiros de depósitos IOCG na porção centrooeste do Cinturão Sul do Cobre, incluindo: (1) unidades neoarqueanas de 2,74 Ga (Pórfiro Castanha, granito granofírico Sossego e intrusivas máficas); (2) unidades mesoarqueanas entre 2,87 Ga a 2,84 Ga (Tonalito Campina Verde, Trondhjemito Rio Verde e Granito Serra Dourada); (3) rochas metavulcânicas félsicas de 2,97 Ga associadas às lentes de rochas metaultramáficas; (4) rochas graníticas mesoarqueanas de 3,0 Ga (Tonalito Bacaba e Granito Sequeirinho). Alteração hidrotermal que afeta essas rochas consiste em alteração sódica regional (albita, escapolita e óxidos de ferro), sódico-cálcica (albita-actinolita), potássica (feldspato potássico-biotita), clorítica (clorita) e hidrolítica (sericita-muscovita-hematitaquartzo), silicificação e formação de epidoto-calcita-clorita. Os depósitos IOCG, entretanto, exibem variações dos padrões de distribuição das zonas de alteração hidrotermal, apontando para níveis crustais distintos de instalação dos sistemas hidrotermais, com formação de corpos de magnetita maciça e actinolititos em depósitos mais profundos (corpos Sequeirinho-Pista-Baiano e depósito Castanha) e zonas de alteração clorítica e hidrolítica nos mais rasos (corpos Sossego-Curral e depósito Alvo 118). Datação de cristais de monazita hidrotermal (U-Pb LA-MC-ICPMS) e molibdenita (Re-Os NTIMS) dos corpos Sequeirinho e Pista, e dos depósitos Bacuri e Bacaba, forneceram idades entre 2,71 a 2,68 Ga, enquanto que monazita hidrotermal dos corpos Sossego e Curral resultaram em idades entre 1,90 a 1,88 Ga. Adicionalmente, cristais de molibdenita do depósito Bacuri e de monazita do depósito Bacaba indicaram idades em 2,76 Ga e 2,05 Ga, respectivamente. Esses dados sugerem que múltiplos eventos hidrotermais neoarqueanos e paleoproterozóicos foram responsáveis pela alteração hidrotermal e mineralização cuprífera no Cinturão Sul do Cobre. O desenvolvimento de sistemas hidrotermais IOCG profundos (Sequeirinho-Pista, Bacaba, Bacuri, Visconde e Castanha) no Neoarqueano (2,71-2,68 Ga), associados a extensas zonas de escapolita, foi relacionado a reativações das zonas de cisalhamento em função da inversão tectônica da Bacia Carajás. No Orosiriano (1,9-1,87 Ga), a instalação de sistema(s) hidrotermal(is) IOCG em níveis crustais mais rasos resultou na formação de novos depósitos (Alvo 118) e corpos de minério (Sossego-Curral), possivelmente relacionados às fontes de calor devido à colocação dos granitos do tipo-A da província. Esse evento teria resultado em (re)mobilização do minério e sobreposição de estágios hidrotermais, tal como o desenvolvimento de alteração hidrolítica sobre alteração escapolítica preexistente. Assim, o Cinturão Sul do Cobre apresenta um notável registro de recorrência de eventos hidrotermais ao longo do tempo geológico, responsável pela formação de depósitos IOCG de classe mundial.The Southern Copper Belt, Carajás Province, hosts several iron oxide-copper-gold (IOCG) deposits, including the Sossego (Sequeirinho-Pista-Baiano and Sossego-Curral orebodies), Cristalino, Alvo 118, Bacuri, Bacaba, Castanha, Visconde, and Jatobá deposits. These deposits are situated within a WNW-ESE shear zone in the southern contact between the Carajás Basin and basement rocks. Geological mapping combined with geochronological studies (U-Pb SHRIMP IIe and LA-ICPMS) allowed the characterization of the host rocks of the IOCG deposits in the central-west part of the Southern Copper Belt, which include: (1) 2.74 Ga Neoarchean units (Castanha Porphyry, Sossego granophyric granite and mafic intrusive rocks); (2) 2.87-2.84 Ga Mesoarchean units (Campina Verde Tonalite, Rio Verde Trondhjemite and the Serra Dourada Granite); (3) 2.97 Ga felsic metavolcanic rocks associated with metaultramafic lenses; (4) 3,0 Ga Mesoarchean granitic rocks (Bacaba Tonalite and Sequeirinho Granite). Hydrothermal alteration that affects these rocks consist in regional sodic (albite, scapolite and iron oxides), sodic-calcic (albite-actinolite), potassic (potassium feldspar and biotite), chlorite, and hydrolytic (sericite-muscovitehematite- quartz) alterations, silicification, and epidote-calcite-chlorite formation. However, the IOCG deposits display variations in the distribution of the hydrothermal alteration zones, pointing to distinct crustal levels in which the deposits were installed. Massive magnetite-rich and actinolite-rich bodies are recognized in deeper-emplaced deposits (Sequeirinho-Pista-Baiano orebodies and Castanha deposit), while chlorite and hydrolytic alteration zones are identified in shallower-emplaced deposits (Sossego- Curral orebodies and Alvo 118 deposit). Dating of hydrothermal monazite (U-Pb LA-MC-ICPMS) and molybdenite (Re-Os NTIMS) from the Sequeirinho and Pista orebodies and the Bacuri and Bacaba deposits rendered ages of ca. 2.71 to 2.68 Ga, whilst hydrothermal monazite from the Sossego and Curral orebodies yielded ages of ca. 1.90 to 1.87 Ga. Additionally, molybdenite crystals from Bacuri and monazite from Bacaba provided the ages of 2.76 Ga and 2.05 Ga, respectively. These data suggest that multiple discrete Neoarchean and Paleoproterozoic hydrothermal events were responsible for hydrothermal alteration and ore formation at the Southern Copper Belt. The development of deep IOCG hydrothermal systems (Sequeirinho-Pista, Bacaba, Bacuri, Visconde, and Castanha) at the Neoarchean (2.71-2.68 Ga), related to extensive scapolite-rich zones, was linked to the reactivation of shear zones due to the tectonic inversion of the Carajás basin. In the Orosinian (1.90-1.87 Ga), the establishment of IOCG hydrothermal system(s) in shallower crustal levels resulted in the formation of new deposits (Alvo 118) and orebodies (Sossego-Curral). This event was possibly associated with heat sources due to the emplacement of A-type granites at the province. This event would have caused ore re (mobilization) and overprint of hydrothermal alteration zones, with the formation of hydrolytic alteration over previously formed scapolite-rich zones. Therefore, the Southern Copper Belt presents an excellent example of recurrence of hydrothermal systems along the geological time, responsible for the genesis of world-class IOCG deposits