OS DEPÓSITOS DE ZINCO E CHUMBO NAS BACIAS SEDIMENTARES PROTEROZÓICAS DO CRATON DO SÃO FRANCISCO: ESTUDOS INTEGRADOS GEOLÓGICOS, ISOTÓPICOS E DE INCLUSÕES FLUIDAS, CORRELAÇÕES E MODELOS METALOGENÉTICOS
  1) Os grandes depósitos metálicos do Proterozóico têm algumas características que lhes são comuns, além do fato de estarem encaixados em sedimentos.

2) A história desses depósitos se confunde com a própria história evolutiva das bacias sedimentares que os abriga, ou seja, as grandes concentrações metálicas fazem parte integrante da história das bacias e dos sedimentos.

3) O regime tectônico predominante que deu origem às bacias sedimentares foi fator determinante para formação de concentrações metálicas de tão grande porte.

 O Brasil, que ocupa uma área que representa cerca de 50% da área total do continente sul-americano, possui uma ampla cobertura sedimentar, constituída por bacias proterozóicas, espalhada por quase todo o seu território. Estranhamente, nessas bacias, não há registros de grandes depósitos de sulfetos, com exceção das minas de Vazante e Morro Agudo, em Minas Gerais (Formação Vazante).

As seqüências sedimentares, principalmente dolomíticas, da Formação Vazante (Dardenne, 1979), abrigam as minas de Vazante (2 milhões de toneladas de Zn contido) e de Morro Agudo (1 milhão de toneladas de Pb+Zn), da Companhia Mineira de Metais (CMM), que são, atualmente, os únicos depósitos desses metais em produção no Brasil. As seqüências Bambuí (Minas Gerais, Goiás e Bahia) e Una (Bahia), por sua vez, mostram também diversos pequenos depósitos e ocorrências de sulfetos de Pb e de Zn. Os trabalhos de caracterização geológica, petrográfica e isotópica de várias dessas mineralizações realizadas pelo projeto Metalogênese das Coberturas Proterozóicas (fases 1 e 2,1992-1996) e pelo projeto Programa Piloto de Avaliação de Recursos Minerais Usando Tecnologia de Sistemas de Informações Geográficas (Mar/96 - Fev./98), ambos apoiados pelo CNPq, têm revelado alguns aspectos comuns e interessantes com respeito aos processos de formação dos depósitos de Morro Agudo, Irecê-Lapão e Nova Redenção, que podem ter implicações para o estabelecimento de programas de exploração mineral (Kyle & Misi, 1995 e 1997; Gomes et al., 1997; Misi & Silva, 1996; Misi et al., 1996; Misi et al., 1995; Misi, 1994; Misi, 1993; Misi et al., 1993). Entretanto, ao procurar definir os modelos metalogenéticos relacionados a esses depósitos, esbarra-se com problemas tais como, a falta de um conhecimento geológico integrado, principalmente com respeito às demais ocorrências de chumbo e zinco que ocorrem ao longo do alinhamento N-S de aproximadamente 300 km de extensão (faixa Vazante-Paracatú), no mesmo contexto geológico-geotectônico, a indefinição ou a definição pouco precisa da idade de formação das encaixantes e da mineralização, a ausência de dados de composição e temperatura dos fluidos mineralizantes.

A idade das seqüências carbonáticas dos grupos Bambuí e Una e da Formação Vazante tem sido objeto de muitas controvérsias, desde a primeira datação Rb/Sr em folhelhos da região de Vazante, em Minas Gerais, por Amaral & Kawashita (1967). Estes autores mostraram uma isócrona com pontos bem alinhados, indicando uma idade de 580± 35 Ma. Contudo, a alta razão inicial obtida e a proximidade, no local amostrado, de grandes estruturas de falhas de empurrão atribuídas à tectônica Brasiliana, levaram muitos estudiosos a admitir a idade obtida como sendo do evento metamórfico. Determinações subseqüentes, principalmente através dos métodos K-Ar e Rb-Sr, indicaram uma larga faixa de variação, de 400 a 800 Ma., não permitindo assim uma definição precisa sobre as idades da sedimentação dessas importantes seqüências carbonáticas do continente sul americano. Particularmente com relação à Formação Vazante, existem ainda controvérsias quanto ao seu posicionamento no Proterozóico Superior ou no Proterozóico Médio, embora o trabalho recente de Misi et al. (1997) tenha acrescentado argumentos em favor de uma idade de aproximadamente 600 Ma., baseados em determinações de 87Sr/86Sr em carbonatos bem preservados.

O conhecimento da temperatura de formação de um depósito mineral é de extrema importância, ao lado de outros parâmetros, para a definição de modelos metalogenéticos e conseqüentemente exploratórios. Os modelos até aqui propostos para os depósitos de Morro Agudo, embora suportados em observações de campo, carecem de definições mais precisas com respeito à composição e temperatura dos fluidos, à fonte do enxofre e à idade da mineralização. Esses parâmetros são de grande importância para a definição de modelos exploratórios.

Este projeto tem, portanto, como objetivos principais:

  1. A definição das idades precisas das seqüências da Formação Vazante, do Grupo Bambuí e do Grupo Una e suas possíveis correlações, através do emprego de métodos integrados, utilizando determinações Sm-Nd em fosforitas e quimioestratigrafia (87Sr/86Sr, d13C e d18O) em fosforitas e carbonatos.
  2. A definição da geotermometria e do comportamento isotópico dos corpos de minério da mina de Morro Agudo e dos depósitos de Irecê-Lapão, de Nova Redenção e da Serra do Ramalho, visando o estabelecimento mais preciso de modelos metalogenéticos, possivelmente aplicáveis à busca de outros depósitos nas coberturas proterozóicas.
  3. A construção de uma base de dados digital implantada em um sistema de informações georeferenciadas. Pretende-se desenvolver uma metodologia aplicada à avaliação de modelos metalogenéticos para a Bacia de Irecê, possivelmente estendê-la a outras regiões.
Para atingir os objetivos propostos, três subprogramas serão desenvolvidos:

Subprograma 1:
Idade das seqüências proterozóicas, correlações e idade das mineralizações.

Na busca de uma definição de modelos metalogenéticos para os depósitos minerais associados às seqüências proterozóicas do Craton do São Francisco, a fim de nortear futuros programas de exploração mineral, as determinações das idades precisas das mineralizações e de suas encaixantes constituem peças fundamentais. Neste sentido é que o uso de fosforita, ou melhor, de carbonato fluorapatita se constitui em uma poderosa ferramenta. Muito mais do que a rocha carbonática, que tem sido até aqui utilizada para datação, o carbonato fluorapatita preserva as condições da sedimentação, prestando-se assim para esse objetivo.

As ocorrências de fosforita proterozóica do Brasil distribuem-se principalmente nos estados de Minas Gerais, Goiás e Bahia. Dardenne et al. (1986) assinalam a existência dos seguintes depósitos, todos associados aos sedimentos carbonáticos atribuídos ao Neoproterozóico do Brasil: Nova Roma, Campos Belo, Monte Alegre e Cabeceiras, no estado de Goiás; Cedro do Abaeté, Rocinha e Lagamar, no estado de Minas Gerais. No estado da Bahia, foram descobertos em 1985 os depósitos de Irecê-Lapão, na bacia de Irecê, que foram objeto de estudos detalhados por Monteiro (1989), Misi & Kyle (1994a) e, mais recentemente, por Sanches (1998), que realizou a sua caracterização cristalográfica e química. Aparentemente, conforme sugerido por Misi & Kyle (1994b), a presença de fosforita nesses locais representa um fenômeno global, relacionado a uma fase de alta proliferação orgânica. Misi & Kyle (1994a) e Sanches (1998) também demonstraram que, pelo menos com relação à fosforita de Irecê, a sua formação se deu numa fase cedo-diagenética da sedimentação, antes mesmo da dolomitização precoce que afetou os sedimentos. Nessas circunstâncias, as fosforitas de Irecê (Grupo Una), na Bahia, e de Rocinha (Formação Vazante), em Minas Gerais, se prestariam muito bem para datação.

Este trabalho tem como objetivo principal definir com maior grau de precisão a idade da sedimentação das seqüências proterozóicas dos Grupos Bambuí e Una e da Formação Vazante, permitindo assim estabelecer possíveis correlações entre essas seqüências. Os seus resultados serão de grande aplicação para a definição de modelos metalogenéticos e exploratórios, principalmente com respeito aos depósitos de sulfetos (Zn, Pb e Cu) e de ouro. Para isso, serão realizadas determinações de Sm/Nd, 87Sr/86Sr, d13C e d18O nas amostras de carbonato fluorapatita previamente selecionadas. Os estudos de quimioestratigrafia das seqüências carbonáticas, com o emprego de 87Sr/86Sr, d13C e d18O, permitirá também que se façam correlações entre as áreas estudadas. As determinações isotópicas de Sm/Nd serão realizadas no Centro de Geocronologia da USP, sob supervisão do Prof. Koji Kawashita, que será também colaborador da pesquisa, juntamente com o Prof. Benjamim Bley de Brito Neves, também da USP e com o Prof. Marcel Dardenne, da Universidade de Brasília. As análises de elementos-traço (Mn, Sr, Ca, Fe e outros) e as análises de 87Sr/86Sr, bem como de d13C e d18O, serão realizadas na Universidade de Rhur, Alemanha, e na Universidade de Ottawa, Canada, sob a supervisão do Dr. Ján Veizer.

Um dos pontos de estrangulamento situa-se também na falta de uma definição precisa da idade das glaciações Bebedouro (na Bahia) e Macaúbas (na Bahia e em Minas Gerais), que ocorrem na base das principais seqüências carbonáticas proterozóicas. Os dados até aqui disponíveis mostram uma faixa larga de variação dos resultados, que vai de 600 milhões a 1 bilhão de anos. Uma variação tão grande, numa mesma bacia, como tem sido assinalado por alguns pesquisadores (Kawashita, 1997; Misi et al., 1997; Misi & Veizer, 1998), pode significar a influência de componentes detríticos no material datado. Pretende-se agora, a partir de amostragem de material argiloso muito fino e bem preservado, observado em diversos locais na Bacia de Irecê e na Bacia do São Francisco, refazer as datações das glaciações. Este trabalho será também realizado no Centro de Geocronologia da USP, sob a supervisão de Dr. Koji Kawashita.

A determinação da idade das mineralizações de sulfetos constitui um problema a ser resolvido. Existem determinações de idades modelo Pb-Pb nas galenas de Morro Agudo (Iyer, 1992; Misi et al., 1997), bem como de Nova Redenção (Gomes, 1998) as quais, entretanto, requerem uma reavaliação dado o caráter fortemente radiogênico do Pb. Não existem determinações para os sulfetos de Irecê e da Serra do Ramalho. As determinações isotópicas de Pb-Pb serão realizadas no Centro de Geocronologia da Universidade de São Paulo, sob a supervisão de Dr. Colombo Tassinari.

Subprograma 2:
Composição e geotermometria dos fluidos mineralizantes dos depósitos de sulfetos de Zn-Pb de Morro Agudo, de Irecê-Lapão, de Nova Redenção e da Serra do Ramalho.

As concentrações de sulfetos de Morro Agudo estão nitidamente controladas por uma zona de falhamentos normais NW-SE, com mergulho de 20 a 70° para oeste. Quatro tipos de corpos mineralizados em sulfetos - esfalerita, galena e pirita - foram descritos pelos geólogos da mina (Romagna & Costa, 1989), dos quais três são considerados primários: maciços, estratiformes, granulometria muito fina (corpo N), maciços ou disseminados, granulação fina a grossa, cimentando a matriz de dolomitos oolíticos (corpo JKL) e maciços ou disseminados, granulação grossa, cimentando brechas (corpo GHI). Os corpos GHI e JKL são profundos e mais próximos à zona de falhas do que o corpo N. A zona de falhas à qual se associam os corpos de minério faz parte de uma faixa alongada, com aproximadamente 300 Km de extensão, onde ocorrem outros depósitos e ocorrências, incluindo a mina de zinco de Vazante (8 milhões de toneladas, 23% Zn), situada cerca de 80 Km a sul de Morro Agudo. A faixa Vazante-Paracatú-Unaí se constitui, portanto, conforme já anteriormente salientado por Dardenne (1979), uma região de grande potencial econômico. A compreensão exata dos processos metalogenéticos que atuaram para formar os depósitos de Vazante e de Morro Agudo poderá conduzir à descoberta de novos depósitos no restante da cobertura proterozóica, predominantemente carbonática, do Cráton do São Francisco.

Misi et al. (1996) e Cunha & Misi (1996), realizaram estudos petrográficos e isotópicos preliminares sobre os corpos de minério de Morro Agudo e sugeriram a existência de uma zonalidade vertical nos valores de d34S, desde o corpo GHI, com valores mais pesados de S, ao corpo N, onde se observa uma composição isotópica de S bem mais leve. A partir desses estudos preliminares, foi sugerido um possível modelo de migração de soluções hidrotermais ricas em metais através das falhas de extensão e reação com enxôfre reduzido, presente no ambiente sedimentar, para formação dos sulfetos. Este possível modelo, foi confirmado através dos dados de microtemometria de inclusões fluidas por Cunha (1999).

Os estudos conduzidos recentemente nos pequenos depósitos de Irecê-Lapão, localizados na bacia de Irecê, Grupo Una, demonstraram a estreita relação da mineralização com a história diagenética das rochas carbonáticas encaixantes (Kyle & Misi, 1997). Foi sugerido por esses autores, com base em estudos petrográficos de detalhe e isotópicos, um modelo sedimentar-diagenético para a mineralização. Os estudos termométricos, devido às pequeníssimas dimensões das inclusões fluidas da esfalerita, foram muito limitados. Indicaram valores variando de 190 a 210 graus centígrados, mas a quantidade de determinações obtidas não permite uma conclusão final para suportar o modelo proposto.

Localizado no município do mesmo nome, o depósito de Nova Redenção, na Bacia de Una-Utinga, Grupo Una, foi descoberto pela CPRM em 1985. Trata-se de um pequeno depósito (cerca de 2,5 milhões de toneladas a 6% de Pb e 2% Zn). Os estudos geológicos, petrográficos e isotópicos (Gomes et al., 1997 e Gomes, 1998) sugerem um modelo genético similar ao de Irecê. Os dados de inclusões fluidas mostraram variações de temperatura entre 180° e 220°C. Faltam, entretanto, outros métodos de medidas geotermométricas que permitam aferir esses resultados.

Na região da Serra do Ramalho, incluída na Bacia do São Francisco (Grupo Bambuí, zona oeste do Estado da Bahia e leste de Minas Gerais) são conhecidas há bastante tempo diversas ocorrências de sulfetos de Pb-Zn e de fluorita. Existem bons mapas geológicos regionais e de detalhe na região, realizados pela CPRM e pela CBPM, que também identificaram muitas anomalias geoquímicas para Zn e Pb. No entanto, muito pouco se conhece sobre os depósitos, que permita a reconstituição de modelos metalogenéticos, incluindo temperatura e composição dos fluidos mineralizadores.

O projeto se propõe, portanto, a definir com maior precisão as temperaturas de formação desses depósitos e a composição dos fluidos mineralizadores, além do comportamento isotópico do enxofre, objetivando estabelecer os modelos genéticos. Além disso, permitirá a aferição de algumas das mais importantes metodologias geotermométricas, especialmente a que utiliza a distribuição do Cd nos pares esfalerita-galena. Trata-se de uma metodologia antiga, de baixo custo, cuja validade vinha sendo posta em dúvida mas que foi recentemente retomada com êxito por pesquisadores russos (Bortnikov et al., 1995).

Subprograma 3:
Construção de um Banco de Dados Georeferenciado

A análise metalogenética e a exploração mineral, que no passado envolvia apenas uma sólida base de trabalhos de campo e a figura do prospector, é hoje bastante sofisticada e requer um grande número de variáveis, como os dados litogeoquímicos, de geoquímica de elementos-traço e isótopos, geofísicos, cálculos de balanço de massa, entre outros. Com o aumento no volume e complexidade dos bancos de dados, tornou-se mais difícil seu manuseio, pois é necessário dispor simultaneamente de muitas variáveis. Uma vez que os dados geológicos estão sempre ligados às coordenadas geográficas, o Sistema de Informações Geográficas (SIG) destaca-se como o sistema ideal para analisar os mapas e a base de dados a estes vinculada.

A construção de uma base de dados geo-referenciada para integrar os estudos geológicos, isotópicos e de inclusões fluidas dos depósitos de zinco e chumbo nas bacias sedimentares proterozóicas do Craton do São Francisco, visa dar amplo apoio às correlações e ao desenvolvimento de modelos metalogenéticos. Esta abordagem é essencial para os objetivos mais amplos do Projeto, podendo dar suporte ao desenvolvimento de modelos de depósitos minerais e de modelos exploratórios (de prospecção), utilizados na determinação de áreas prioritárias para investimentos em pesquisa mineral. Este é o enfoque a que se propõe o sub-programa 3.

Está sendo desenvolvido no Laboratório de Metalogênese do Centro de Pesquisa em Geofísica e Geologia (CPGG) da Universidade Federal da Bahia (UFBA), com o suporte do Laboratório de Processamento de Informações Geo-referenciadas (LAPIG) da Universidade de Campinas (UNICAMP) e a participação do Mineral Resources Division/Applied Geophysics and Geochemistry Subdivision- Geological Survey of Canada (GSC) com a orientação do Dr. Bonham-Carter.

Pretende-se desenvolver uma metodologia de construção de banco de dados geo-referenciados para uso em exploração mineral, a partir de áreas piloto nas bacias de Irecê e Una-Utinga, bem conhecidas e estudadas, do ponto de vista geológico-metalogenético, iniciando a constituição de um banco de dados dinâmico e geo-referenciado, que integrará, em um primeiro momento, as informações dispersas já existentes nas bacias de Irecê e Una-Utinga. Em uma segunda etapa, pretende-se expandi-lo, agregando gradativamente as outras área correlacionáveis.

O trabalho desenvolvido durante o período de março/1996 até o presente, compreendeu um longo período de treinamento da equipe, na qual se incluem um estudante de doutorado e três bolsistas de Iniciação Científica (IC) do CNPq, dois através do projeto integrado e um através do PIBIC/UFBA, a digitalização da base topográfica digital de quatro folhas na escala 1:100.000 seguida do desenvolvimento de um modelo digital de terreno para a área, e a digitalização da base geológica em meio digital da folha de Irecê. Foram ainda convertidos para o ambiente SIG os arquivos de geoquímica e de geofísica já disponíveis em meio digital. Esta etapa contou com apoio da equipe da UNICAMP, representada pelos professores Ardemirio Barros e Álvaro Crósta, bem como da CPRM, através dos geólogo Nelson Custódio e João Henrique, tendo sido fundamental para o desenvolvimento do projeto, sobretudo no que se refere à fase de treinamento.

Um convênio com o Governo do Estado, através da Superintendência de Geologia e Recursos Minerais (SGM) e da CBPM e um projeto aprovado pelo CNPQ, proveram, até o momento, os recursos aplicados nesta fase inicial. Tratando-se de uma tecnologia nova, ferramental importante para modelagem metalogenética, pretende-se investir no seu aperfeiçoamento e implementação, incorporando recursos mais sofisticados e agregando outras áreas e depósitos.

Os produtos que estarão disponíveis até o final do programa - mapas digitais das bacias de Irecê e Una-Utinga (geológicos, topográficos, e outros), além da maior parte do banco de dados convertidos para o programa SIG - possibilitarão a realização das modelagens e simulações, permitindo caracterizar os padrões geológicos associados às mineralizações na região de bacia de Irecê, e estabelecer relações entre estas mineralizações e os fenômenos geodinâmicos ocorridos nesta região, a partir dos resultados da análise espacial no sistema informático geo-referenciado.

A partir das características observadas e medidas em cada depósito e dos dados disponíveis, destaca-se as evidências mais relevantes e seleciona-se os mapas temáticos relacionados a estas evidências. Os estudos visando atribuir peso aos planos de informação, podem ser feitos segundo a concepção de um especialista (modelo knowledge-driven) ou de acordo com uma análise estatística (data-driven). A combinação dos mapas derivados para gerar um ou mais mapas de favorabilidade envolve a ponderação e união das evidências destacadas. Diferentes mapas de favorabilidade podem ser gerados a partir da mesma base de dados, a depender dos métodos de combinação empregados, da escolha dos planos de informação (PI) e ainda dos esquemas de ponderação atribuídos aos diversos mapas temáticos.