Controle estrutural e caracterização dos depósitos de alto teor de hematita hidrotermal em domínios transpressionais do cinturão de dobramentos e cavalgamentos da Chapada Diamantina Oriental

Abstract

Os depósitos de ferro estudados estão localizados no município de Ibicoara, porção sul da Serra do Sincorá, centro oeste do Estado da Bahia. Do ponto de vista tectônico, estão inseridos no setor epidérmico do Cinturão de Dobramentos e Cavalgamentos da Chapada Diamantina, especificamente no domínio transpressional de Ibicoara, com interação de dois campos de tensão principal máximos, orientados segundo WSW-ENE e NW-SE, respectivamente, de idade Edicariana. O objetivo principal deste trabalho é contribuir com o entendimento dos processos e controles na formação de domínios com alto teor em ferro encaixados em sequências metavulcanossedimentares estéreis. A principal motivação deste trabalho está relacionada com o fato de que depósitos representam importantes fontes de ferro em todo o mundo e que as novas descobertas de depósitos desse tipo na Bahia abrem uma promissora fronteira para a exploração mineral no Estado. Visando alcançar os objetivos propostos, foram realizados estudos bibliográficos, trabalhos de campo, petrografia, litogeoquímica e análise química em hematitas por LA-ICPMS. Arenito quartzoso e arcoseano da Formação Tombador são as rochas encaixante de domínios hematíticos na área. Representa nova descoberta de depósitos hidrotermais de alto teor (high grade) de ferro na Bahia, o que abre promissora fronteira para a exploração mineral no Estado. Três fases deformacionais são identificadas. A primeira (D1) desenvolveu dobras do tipo kink, com chevron subordinada, zonas de cisalhamento relacionadas a deslizamento flexural com estruturas S/C, lineação de estiramento mineral (Lx1), slickenline e slickensides. A segunda fase (D2) nucleou zonas de cisalhamentos destrais e sinistrais, reversas de alto ângulo, com orientação geral segundo NNW-SSE e NW-SE, respectivamente, fraturas de tração de alto ângulo com orientação ENE-WSW. Na terceira fase deformacional (D3) tem-se o desenvolvimento de zonas de cisalhamento destrais e sinistrais com orientação segundo ENE-WSW e NE-SW. Os domínios hematitizados são caracterizados como laminar, maciço em bolsões, stringer, maciço venular, stockwork e brechóide. Os três primeiros são fortemente controlados pela estratificação da rocha encaixante e pela foliação S0//S2. Os domínios maciços são os que possuem os mais altos teores de Fe2O3, atingindo 98%, e os mais baixos teores de Al2O3 e P2O5. Nesses domínios há correlação negativa entre Fe2O3 e SiO2, Zr, Th, Sr, Nb, Hf, e Ba e positiva desse óxido com Zn, V, U, Cu, Co, e com o somatório de Elementos Terras Raras (ETR). Quando normalizados pelo PostArchean Australian Shale (PAAS), a distribuição dos ETR mostra, em geral, anomalias negativas de Eu, além de um fraco enriquecimento de Elementos Terras Raras leves (ETRL) em relação aos Elementos Terras Raras pesados (ETRP). Os elevados teores em Fe2O3 e os padrões de ETR assemelham-se com os minérios de alto teor dos depósitos N5E da Província Carajás e do depósito Pau Branco do Quadrilátero Ferrífero e diferem significativamente de Formações Ferríferas Bandadas (BIF) de diversas regiões do mundo. O estudo da sucessão paragenética demonstra a existência de três grupos de hematita. Os grupos 1 e 2 relacionam-se com a formação, principalmente, dos domínios laminares e maciços em bolsões controlados pelas estratificação da rocha e pela foliação S0//S2. A composição das hematitas aponta para a herança/influência da rocha encaixante. O terceiro grupo relaciona-se com os domínios maciços venulares. Para os grupos 1, 2 e 3 são identificadas, respectivamente, 3, 4 e 2 gerações de hematita, sendo que as hematitas da primeira geração são as que possuem a menor granulação. Determinações por LA-ICPMS mostram que os elementos traço nas hematitas têm picos de U, Pb e Ni. Para os ETRs tem-se padrões horizontais para a primeira geração de hematitas dos grupos 1 e 2 e enriquecimento em ETRP em relação aos ETRL para a geração mais tardia dos grupos 1 e 2 e as gerações do grupo 3. A alteração hematítica, hidrotermal, possui controle estrutural associado com zonas de cisalhamento da fase D2, nas quais se desenvolvem setores dilatacionais com formação de veios. Além disso, tem-se o controle litológico relacionado com a porosidade e a permeabilidade da rocha, bem como pela presença de estruturas sedimentares que favorecem à difusão do fluido hidrotermal a partir das zonas de cisalhamento. A formação dos domínios de hematita envolveu processos de substituição das encaixantes e precipitação direta do fluido hidrotermal, preliminarmente interpretado como bacinal. O mesmo provavelmente lixiviou componentes químicos das unidades metassedimentares do Supergrupo Espinhaço e de diques que ocorreu regionalmente, se movimentando durante as fases deformacionais que inverteram o Aulacógeno do Paramirim.

ABSTRACT The studied iron deposits are located in the town of Ibicoara, south of the Sincorá mountain range, midwest of Bahia State. From a tectonic point of view, they are part of the epidermic Chapada Diamantina Fold and Thrust Belt, with the interaction of maximum main stress fields trending WSWENE and NW-SE. The main objective of this paper is to contribute to the understanding of the processes and controls in areas with high iron content embedded in sterile metavolcanosedimentary sequences. The main motivation of this paper is related to the fact that hydrothermal deposits of high grade are important sources of iron in the world and the new discoveries of this type of deposits in Bahia open a promising frontier for mineral exploration in the state. To achieve the proposed objectives bibliographic research, field work, petrography, geochemistry and chemical analysis in hematite were done by LA-ICPMS. Quartz and arcosean sandstone of the Tombador Formation are the host rocks of hematite domains in the area. They represent a new discovery of high-grade hydrothermal iron ore in Bahia, opening new opportunities for mineral exploration in the State. Three deformational phases are identified. The first one (D1) developed kink folds with subordinate chevron folds, shear zones related to flexural slip with S/C structures, stretch lines (LX1) slickenline and slickensides. The second phase (D2) is represented by dextral and sinistral reverse high-angle shear zones with NNW-SSE and NW-SE orientation trends, respectively, and high-angle tension fractures trending ENE-WSW. During the the third deformation phase (D3), dextral and sinistral shear zones with ENE-WSW and NE-SW orientation were developed. Laminar, massive, stringer, venular, stockwork and breccia hematite domains are characterized. The first three are strongly controlled by the rock layering and the foliation S0//S2. Massive domains are those with the higher Fe2O3 content, reaching 98%, with low Al2O3 and P2O5 contents. In these domains Fe2O3 is negatively correlatated with SiO2, Zr, Th, Sr, Nb, Hf and Ba. On the other hand, there Fe2O3 is positively correlated with Zn, V, U, Cu, Co and with the sum of Rare Earth Elements (REE). When normalized to the post-Archean Australian Shale (PAAS), the distribution of REE show generally negative Eu anomalies, and a weak enrichment of light rare earth elements (LREE) compared to heavy rare earth elements (HREE). The high Fe2O3 content and REE patterns are similar to the high-grade iron ores at the N5E deposit, Carajás Province, and are significantly different from banded iron formation (BIF) of other regions around the world. The paragenetic study shows the existence of three hematite groups. Groups 1 and 2 are related to the formation mainly of massive domains controlled by the rock stratification and foliation S0//S1. Their hematite composition points to the inheritance/influence of the host rock. The third group is related to the venular domains. For groups 1, 2 and 3 respectively 3, 4 and 2 generations of hematite are identified. The first generation of hematite is the finest of them all. LA-ICPMS trace element analyses show U, Pb and Ni peaks in hematite. The REE have a horizontal pattern for the first generation of hematite in groups 1 and 2, and HREE enrichment relative to LREE for the later generation of groups 1 and 2 and the generations of Group 3. Hematite hydrothermal alteration has structural features associated with shear zones of phase D2, in which dilational sectors developed and vein were formed. Furthermore, there is the lithologic control associated with rock porosity and permeability, as well as the presence of sedimentary structures that assisted hydrothermal fluid diffusion nuclated from shear zones. The hematite domains involved host rock replacement and hydrothermal fluid precipitation, preliminarly interpreted as basinal. The fluid probably leached chemicals components of the Espinhaço Supergroup metasedimentary units and dikes, moving during the deformational stages that inverted the Paramirim Aulacogen. Keywords: Aulacogen, shear zones, hematites, hydrothermal alteration