Relação do magmatismo, hidrotermalismo e alteração supergênica com a geração de mineralizações de cobre e ametista na província vulcânica Paraná

Abstract

A província Paraná é a segunda maior província vulcânica continental do mundo cobrindo áreas do Brasil, Uruguai, Argentina e Paraguai com basalto, andesito basáltico, dacito, riodacito, riolito e localmente rochas piroclásticas. No Cretáceo, o ambiente na Bacia sedimentar do Paraná era desértico com campos de dunas (Formação Botucatu). O evento magmático recobriu expressiva porção deste deserto, gerando um dos maiores aquíferos confinados do mundo, o aquífero Guarani. Além da Formação Botucatu, as demais unidades da Bacia do Paraná também foram afetadas pela alta temperatura dos diques que conduziram a lava para a superfície. O craqueamento do querogênio presente em algumas Formações gerou gás metano (CH4) que migrou através da bacia. Ao atingir derrames de lava em resfriamento (~1000 ºC) o metano desencadeou a formação de paralavas. Estas rochas apresentam longos e curvos fenocristais de clinopiroxênio (até 10 cm), plagioclásio (~1 cm), magnetita, apatita e matriz vítrea. A maior ocorrência de paralavas está no sudoeste do Paraná. Os teores de cobre nestas rochas são mais elevados (>600 ppm) que a média nos basaltos hospedeiros (~207 ppm). De maneira indireta, o calor residual do vulcanismo também afetou as águas do aquífero Guarani desencadeando eventos hidrotermais com fluidos essencialmente constituídos por água quente e vapor (~150 ºC). Este fluido atravessou os derrames vulcânicos carregando consigo areia inconsolidada (fluidizada) proveniente da Formação Botucatu. Estas areias, deixadas como resíduo ao longo do caminho dos fluidos hidrotermais formaram diques, sills e camadas que foram lentamente silicificadas. Em alguns casos estas estruturas migram lateralmente para agregados de ágata ou quartzo. Brechas hidrotermais, constituídas por fragmentos de basalto amigdaloidal, ocorrem no topo dos derrames e são cimentadas por areia silicificada. A sequência repetida de eventos hidrotermais alterou minerais primários dos basaltos formando argilo-minerais (esmectita e celadonita). Neste processo, o cobre foi liberado da estrutura cristalina dos minerais, principalmente magnetita, remobilizado e depositado em cavidades e na superfície de disjunções colunares. A alteração hidrotermal sobre os derrames vulcânicos culminou na geração dos maiores depósitos de ametista do mundo (e.g., distrito mineiro de Ametista do Sul). Cobre nativo e depósitos de ametista ocorrem associados à assembleia de minerais de baixa temperatura (até 150 ºC) e a variação δ65Cu do cobre nativo (-0.59 ‰ a 1.89 ‰) é compatível com razões isotópicas de depósitos hidrotermais e enriquecimento supergênico. Os eventos intempéricos, principalmente do Quaternário, remodelaram os derrames e destacaram na superfície sílica gossans, guias prospectivos de depósitos de ametista e de cobre nativo. Os sílica gossans apresentam formas poligonais, concentração de argilo-minerais e óxidos de ferro, presença de areia silicificada, formação de banhados e mudança abrupta de vegetação, além de anomalias gamaespectrométricas negativas (%K, eU e eTh) que se intensificam sobre áreas com depósitos de ametista. Dentro do sílica gossan as esmectitas apresentam maiores teores de Mg enquanto fora da estrutura, no mesmo derrame, as esmectitas são enriquecidas em K. Estas estruturas ocorrem aos milhares desde o sul até o norte da província e representam uma nova fronteira para depósitos de ametista e cobre nativo na província vulcânica Paraná.

The Paraná volcanic province is the second largest continental province in the world covering areas in Brazil, Uruguay, Argentina and Paraguay mainly with basalt, basaltic andesite, dacite, rhyolite and rhyodacite. In the Cretaceous, the environment in the Paraná sedimentary basin was desert with dune fields (Botucatu Formation). A significant portion of this desert was covered with hundreds of horizontal lava flows generating the Guarani aquifer, one of the largest confined aquifer in the world. The Paraná Basin was affected by the high temperature of the dikes that led the lava to the surface. The cracking of kerogen in some formations generated methane (CH4) that migrated across the basin untill reaching the lava flows that were cooling (~ 1000 °C) and triggered the formation of paralavas. These rocks display native copper mineralization, long and curved clinopyroxene phenocrysts (up to 10 cm), plagioclase (~ 1 cm), magnetite, apatite and glass matrix. The greater occurrence of paralavas is in southwestern of Paraná and has higher copper content (> 600 ppm) than the average host basalts (~ 207 ppm). The residual heat of volcanism affected the Guarani aquifer waters triggering hydrothermal events with fluids consisting essentially of boiling water and vapour (~ 150 °C). The hydrothermal fluid crossed the flows of volcanic pile carrying away large portions of unconsolidated sand from the Botucatu Formation. Along the path of the hydrothermal fluid these sands were left as a residue forming dikes, sills and layers which were slowly silicified. In some cases, they migrate laterally into aggregates of quartz and agate. Hydrothermal breccias, consisting of amigdaloidal basalt fragments occur at the top of the flows and are cemented by silicified sand. The repeated sequence of hydrothermal events altered the primary minerals of basalts forming clay minerals (smectite and celadonite). In this process, copper was released from the crystal structure of minerals (e.g., magnetite), remobilized and deposited in cavities and along the surfaces of columnar joints. This alteration of the volcanic flows resulted in the generation of the world's largest amethyst deposits (e.g., Ametista do Sul mining district). Native copper and amethyst deposits occur associated with low-temperature mineral assembly (up to 150 °C) and the δ65Cu variation of native copper (-0.59 ‰ to 1.89 ‰) is compatible with isotopic ratios of hydrothermal deposits and supergene enrichment. The weathering events mainly in the Quaternary reshaped the flows and highlighted silica gossans on the surface, the prospective guides of native copper mineralizations and amethyst deposits. They have polygonal shapes, concentration of clay minerals and iron oxides, presence of silicified sand, formation of altitude ponds and abrupt change in vegetation. Silica gossans have negative gamma-spectrometric anomaly (% K, eU and eTh) that intensify over areas with amethyst deposits. Within the silica gossan the smectites are enriched in Mg while outside silica gossan the smectite is enriched in K. Thousands of silica gossans occur in the province and represent a new frontier for native copper mineralizations and amethyst deposits in the Paraná volcanic province.