Petrologia, geoquímica isotópica e metalogenia dos depósitos de ouro El Silencio e La Gran Côlombia, distrito mineiro Segovia-Remedios, Colômbia

Abstract

As minas El Silencio e La Gran Colômbia localizam-se ao nordeste do departamento de Antioquia, Colômbia, no distrito mineiro Segovia-Remedios, em atividade desde a metade do século XIX, com produção anual de 85.000 oz e teores de 7 a 25 g/ton. Nas minas estudadas, a mineralização está encaixada no batólito de Segovia, que é cortado por diques de andesito. O batólito é constituído por granodiorito, quartzo diorito e tonalito. Em geral, as rochas são constituídas de plagioclásio An 25-40 , quartzo, K-feldspato intersticial, hornblenda, biotita e magnetita. A biotita possui razões IVMg/Mg+Fe = 0,43-0,56 e Al = 2,27-2,68 e composições compatíveis com biotita de suítes orogênicas cálcio-alcalinas. As condições de cristalização estiman-se entre 4,6 e 9,4 km para temperaturas entre 690 e 760°C. O batólito apresenta tendência cálcio-alcalina, metaluminosa a ligeiramente peraluminosa, ISA = 0,85-1,04; SiO 2 = 57-68%; razões MgO/TiO 2 = 3,4-4,9; K 2 O/Na 2 O < 1; Al 2 O 3 = 14,5-17% e elementos traços coerentes com granitos do tipo I, de arco- vulcânico. A idade de cristalização do batólito pelo método U-Pb em zircão é de 154,83 ± 0,79 Ma para o quartzo diorito e de 154,4 ± 1,3 Ma para o granodiorito. Os isótopos de Sm-Nd, com valores de ε Nd (T) entre +2,5 e +7,2, sugerem derivação mantélica. Os andesitos pertencem às series cálcio-alcalinas, com teores de SiO 2 entre 51 e 60% e MgO entre 3,05 e 9,2%. Os diques da mina Providência possuem características afins a rochas adakíticas. O parâmetro ε Nd (T) para os diques, considerando idade de cristalização de 86Ma, variam entre +4,86 e +8,1, coerente com derivação mantélica. A mineralização hospeda-se em veios de quartzo que cortam as rochas do batólito de Segovia e são bordejados frequentemente pelos diques de andesito, de maneira concordante. A alteração hidrotermal é restrita a poucos centímetros a metros antes e depois do veio e consiste de clorita, carbonato e/ou sericita. A temperatura da alteração hidrotermal, estimada com base no geotermômetro da clorita, situa-se entre 310 e 369°C. A paragênese do minério pode ser dividida em três estágios. O primeiro estágio é composto por quartzo leitoso com texturas do tipo comb, calcita e scheelita, contendo pirita em bolsões, esfalerita e traços de arsenopirita. No fim desse estágio houve precipitação restrita de ouro. No segundo estágio, houve recristalização de quartzo, brechamento da pirita do primeiro estágio e precipitação de grande quantidade de esfalerita e galena e da maior parte do ouro. No terceiro estágio, foi depositada calcita e, em pequena quantidade, pirita. O ouro, classificado como electrum, possui tamanho médio entre 1-20 µm. Apresenta estreita relação com a prata, sendo que a relação Au/Ag é ligeiramente superior ou igual a 1. Não há boa correlação entre Au e Te ou Bi. Há enriquecimento em W em rochas hidrotermalizadas, com aparente correlação positiva entre Au e W. Estudos de inclusões fluidas em quartzo do primeiro e segundo estágios demonstraram a existência do sistema H 2 O-NaCl-KCl, provavelmente contendo quantidades menores de outros íons, exceto cálcio. Os fluidos aprisionados no quartzo do primeiro estágio possuem temperatura de fusão do gelo entre -6,6 e -1,6◦C, representando salinidade de 2,73 a 9,82% em peso de NaCl eq. e temperatura de homogeneização total entre 201 e 357°C, com maior concentração dos dados na faixa de 240 a 320°C. Inclusões fluidas em esfalerita e quartzo do segundo estágio, interpretadas como estando em equilíbrio, possuem temperatura de fusão do gelo entre - 7,7 e -2,5°C, correspondentes a salinidades de 4,2 a 11,1% em peso de NaCl eq., e temperaturas de homogeneização total entre 180 e 271°C, sendo que a maior quantidade de dados localiza-se no intervalo 185 a 255°C. Isótopos estáveis em calcita pertencentes ao primeiro estágio possuem valores de 13 18 C em relação ao V-PDB entre -5,5 e -10,77‰ e O em relação ao V-SMOW entre 10,91 e 12,29‰, cujos valores para os fluidos associados variam entre -3,45 e -8,47‰ 13 18para C e entre 6,6 e 8,0‰ para O. Estes valores são coerentes com diversas fontes, mas descartam origem meteórica para os fluidos mineralizantes. Com base nos dados disponíveis e comparações com outros depósitos de características similares, as minas estudadas podem ser classificadas na categoria de depósitos de ouro em veios em ambientes de arco continental. O modelo metalogenético proposto envolve a geração de fluidos hidrotermais profundos em um ambiente de subducção oblíqua, provavelmente no manto litosférico, juntamente com os diques de andesito que bordejam os veios de quartzo, Os diques são fontes possíveis dos metais e fluidos. O transporte dos ligantes e metais (Au, Ag, Pb e -Zn) se deu provavelmente por meio de tiocomplexos, tais como Au(HS) 2 , e a precipitação, provavelmente por mistura de fluidos quentes e frios. ________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The El Silencio and Gran Colombia Mines are located at northeast of Antioquia State, Colombia, in the Segovia-Remedios mining district, whose activity dates from the XIX century, with anual production of 85,000 oz and grades from 7 to 25 g/ton. In the studied mines, the mineralization is hosted in the Segovia Batolith, which is crossed by andesite dykes. The batolith is composed of granodiorites, quartz diorites and tonalites. Generally, these rocks comprise plagioclase An 25-40 , quartz, intersticial K- feldspar, hornblende, biotite and magnetite. The biotite has Mg/Mg+Fe ratios varying IVbetween 0.43 and 0.56 and Al between 2.27 and 2.68 and compositions compatible with calc-alkaline orogenic suites. The crystallization of the batolith is estimated to have ocurred between 4.6 and 9.4km of depth and at temperatures between 690 and 760°C The batolith is calc-alkaline, metaluminous to sligthly peraluminous, with ISA = 0.85-1.04; SiO 2 = 57-68%. The MgO/TiO 2 (3.4-4.9) and K 2 O/Na 2 O( < 1) ratios, Al 2 O 3 (14.5-17) and trace elements concentrations are consistent with I-type granites from volcanic arcs. The crystallization ages of the quartzdiorite and granodiorite from the batolith are, respectively, 154.83 ± 0.79 Ma and 154.4 ± 1.3 Ma. Sm-Nd isotopic data, with ε Nd (T) values between +2.5 and +7.2, suggest a mantle derivation. The andesite dykes belongs to calc-alkaline series, with SiO 2 contents between 51 and 60% and MgO values between 3.0 and 9.2%. The dykes of the Providencia mine display characteristics typical of adakitic rocks. The calculated ε Nd (T) value for the dykes, considering a crystallization age of 86Ma, are between +4.86 and +8.1, which suggests mantle derivation. The mineralization consists in quartz veins cutting the Segovia Batolith. Andesite dykes commonly border the veins. Hydrothermal alteration is constrained to few centimeters to meters around the veins and consists of chlorite, carbonate and/or sericite. The temperature of the hydrothermal alteration, estimated using the chlorite geothermometer is in the range of 310-369°C. The paragenetic sequence of the ore can be divided in three stages. The first one is composed by milky quartz with comb textures, calcite and scheelite, pyrite pockets, sphalerite and minor arsenopyrite. Small amounts of gold precipitated during late episode associated with this stage. In the second one, the quartz of the first stage recristallized, the pyrite of the first stage was brecciated and abundant sphalerite and galena precipitated comtemporaneously with gold and minor quartz. In the third stage, only seen in the Silencio mine, calcite and minor amounts of pyrite have precipitated. Gold, classified as electrum, has medium size between 1 and 20 µm. The Au/Ag ratio is slightly higher than 1. There is not a good correlation between Au and Te or Bi. Hydrothermalized rocks are enriched in W, with apparent positive correlation with Au. Fluid inclusion studies in quartz of the first and second stages indicate fluids containing H 2 O-NaCl-KCl, probably with minor quantities of other ions, except calcium. The trapped fluids in the quartz of the first stage have ice melting temperatures between -6.6 and -1.6°C, representing salinities of 2.73 to 9.82% wt. NaCl eq., and homogenization temperatures in the interval 201 to 357°C, most of them being between 240 to 320°C. Fluid inclusions in sphalerite and quartz of the second stage, interpreted to be in equilibrium, have ice melting temperatures between -7.7 e -2.5°C, which correspond to salinities from 4.2 to 11.1% wt. NaCl eq., and homogenization temperatures between 180 e 271°C, with the vast majority of data in the interval 185 to 255°C. 13 Stable isotopes in calcite belonging to the first stage yielded C values with 18respect to V-PDB between -5.5 and -10.77‰, and  O with respect to V-SMOW between 10.91 and 12.29‰. The calculated values for the associated fluids vary 13 18between -3.45 and -8.47‰ for C and between 6.6 and 8.0‰ for O. These values are consistent with several reservoirs, however they rule out a meteoric origin for the mineralizing fluids. Based on the available data and comparisons with deposits of similar characteristics, the studied deposits can be classified as gold vein deposits in magmatic arcs. The proposed metalogenetic model involves the generation of deep hydrothermal fluids in a oblique subduction, probably in the lithosferic mantle, together with the andesitic dykes that surround the quartz veins. The dykes are possible sources of metals and fluids. The transport of ligants and metals (Au, Ag, Pb e Zn) probably occurred by-tiocomplexes such as Au(HS) 2 and their precipitation, due to mixture of hot and cold fluids.