Mineralização hipogênica de ferro na Mina de Abóboras, Quadrilátero Ferrífero, MG

Abstract

A Mina de Abóboras, é uma das minas produtoras de minério de ferro do Complexo Vargem Grande, da Vale S.A., localizada no município de Nova Lima, MG. No Quadrilátero Ferrífero (QF), os corpos de minério estão hospedados em itabiritos, da Formação Cauê, do Grupo Itabira, do Supergrupo Minas. Este estudo busca compreender como a alteração hipogênica contribuiu para a formação das mineralizações de ferro de alto teor, investigando os processos responsáveis pelo enriquecimento em ferro. Para tal, diversos métodos analíticos foram empregados, como petrografia, MEV-EDS, estudos de química mineral em análise in situ de óxidos de ferro por meio de EPMA e LA-ICP-MS e geoquímica de rocha total. Os resultados descritivos e geoquímicos integrados à caracterização mineralógica detalhada, foram utilizados para estabelecer zonas de alteração hipogênica. Além disso, foi possível reconhecer assinaturas geoquímicas em diferentes fases texturais dos óxidos de ferro, bem como em zonas de alteração, envolvidas no processo de enriquecimento do minério. Com base em litogeoquímica e petrografia, quatro zonas de alteração hidrotermal foram caracterizadas, distal, intermediária, proximal e hipogênica modificada por supergênese. Os elementos Al₂O₃, Na₂O, K₂O, Sc, Zr, Hf, Ta e Th mantêm-se baixos em todas as zonas, indicando mínima contaminação por sedimentos clásticos. Zona proximal é relativamente enriquecida em elementos traço de alta intensidade de campo (HFSE), como U, Mo, Sr, W, Zr, Nb e Ti, na zona intermediária ocorre o aumento em elementos litófilos de íons grandes (LILE), como Ba, Pb, Rb e Th, enquanto que, nas demais zonas, há empobrecimento relativo na concentração de elementos traço. As concentrações de elementos terras raras e ítrio (ETR+Y) mostram depleção geral, com maior empobrecimento em elementos terras raras leves (ETRL) e enriquecimento relativo em elementos terras raras pesados (ETRP). Fortes anomalias positivas de Eu/Eu*SN (>2,00) indicam influência de fluidos hidrotermais, sobretudo na zona intermediária e proximal. Altas razões Y/Ho revelam a superposição de processos supergênicos sobre a alteração hipogênica. A sequência paragenética de óxidos de ferro compreendem tendências químicas bem definidas, com aumento progressivo de Ti, Mg e Sr. O Ti apresenta maior mobilidade possivelmente por ação de fluidos hidrotermais de alta temperatura. A hematita granoblástica e microlamelar concentram mais HFSEs (U, V, Sr), padrão típico de minérios de alto teor com paragênese evoluída. O aumento gradual de Sr na sequência evolutiva de óxidos de ferro e nas zonas de alteração hipogênica, pode indicar percolação de fluidos por carbonáticas sotopostas. A ƩETR decresce de Mat à HemG, e HemMp mostrou enriquecimento em ETRP, que sugere mobilidade em fases posteriores. Veios de quartzo com especularita com distribuição de ETRs distintas, indicam múltiplos eventos hidrotermais.

The Abóboras Mine is one of the iron ore mines in Vale S.A.'s Vargem Grande Complex, located in the municipality of Nova Lima, MG. In the Iron Quadrangle (QF), the ore bodies are hosted in itabirites of the Cauê Formation, Itabira Group, Minas Supergroup. This study seeks to understand how hypogenic alteration contributed to the formation of high-grade iron mineralization by investigating the processes responsible for iron enrichment. To this end, several analytical methods were employed, such as petrography, SEM-EDS, mineral chemistry studies in situ analysis of iron oxides using EPMA and LA-ICP-MS, and whole rock geochemistry. The descriptive and geochemical results, integrated with detailed mineralogical characterization, were used to establish zones of hypogenic alteration. In addition, it was possible to recognize geochemical signatures in different textural phases of iron oxides, as well as in alteration zones involved in the ore enrichment process. Based on lithogeochemistry and petrography, four hydrothermal alteration zones were characterized: distal, intermediate, proximal, and hypogenic modified by supergene processes. The elements Al₂O₃, Na₂O, K₂O, Sc, Zr, Hf, Ta, and Th remain low in all zones, indicating minimal contamination by clastic sediments. The proximal zone is relatively enriched in high field strength trace elements (HFSE), such as U, Mo, Sr, W, Zr, Nb, and Ti. In the intermediate zone, there is an increase in lithophile large ion elements (LILE), such as Ba, Pb, Rb, and Th, while in the other zones, there is relative depletion in the concentration of trace elements. The concentrations of rare earth elements and yttrium (REE+Y) show general depletion, with greater impoverishment in light rare earth elements (LREE) and relative enrichment in heavy rare earth elements (HREE). Strong positive anomalies of Eu/Eu*SN (>2.00) indicate the influence of hydrothermal fluids, especially in the intermediate and proximal zones. High Y/Ho ratios reveal the superposition of supergene processes on hypogene alteration. The paragenetic sequence of iron oxides comprises well-defined chemical trends, with a progressive increase in Ti, Mg, and Sr. Ti shows greater mobility, possibly due to the action of high-temperature hydrothermal fluids. Granoblastic and microlamellar hematite concentrate more HFSEs (U, V, Sr), a pattern typical of high-grade ores with evolved paragenesis. The gradual increase in Sr in the evolutionary sequence of iron oxides and in the hypogenic alteration zones may indicate fluid percolation through underlying carbonates. ƩETR decreases from Mat to HemG, and HemMp showed enrichment in ETRP, suggesting mobility in later stages. Quartz veins with specularite with distinct ETR distributions indicate multiple hydrothermal events.