Abstract

The Fortaleza de Minas Ni–Cu–PGE sulfide deposit is hosted by Archean komatiitic rocks of the Morro do Ferro greenstone belt, near the southwestern margin of the São Francisco craton, Minas Gerais state, Brazil. The deposit contains 6 million tonnes of ore with an average grade of 2.2 wt% Ni, 0.4% Cu, 0.05% Co and 1.2 ppm PGE+Au, and comprises (i) a main orebody, which is metamorphosed, deformed and transposed along a regional shear zone, consisting mainly of disseminated, brecciated and stringer sulfide ores that are interpreted to be of early magmatic origin, and (ii) PGE-rich discordant veins that are hosted in N–S- and NE–SW-trending late faults that cross-cut the main orebody. The discordant PGE-rich ore (up to 4 ppm total PGE) is characterized by thin, discontinuous and irregular veins and lenses of massive sulfides hosted by serpentinite and talc schist, and is relatively undeformed if compared with the early types of ore. It is composed mainly of pyrrhotite, pentlandite, chalcopyrite, magnetite, carbonates, and amphiboles, with minor cobaltite–gersdorffite, sphalerite, ilmenite, and quartz, and rarely maucherite (Ni11As8), tellurides and platinum-group minerals (PGM). Omeeite, irarsite, sperrylite, and Ni-bearing merenskyite are the main PGM, followed by minor amounts of testibiopalladite and an unknown phase containing Ru, Te, and As. The PGM occur either included in, or at the margins of, sulfides, sulfarsenides, silicates and oxides, or filling fractures in pyrrhotite, pentlandite, and chalcopyrite, suggesting that they started to precipitate with these minerals and continued to precipitate after the sulfides were formed. The mantle-normalized metal distribution of the two samples of discordant veins shows distinct patterns: one richer in Ni–Pd–Ir–Rh–Ru–Os and another with higher amounts of Cu–Pt–Bi. Both are strongly depleted in Cr if compared with the metamorphosed magmatic ore of this deposit, which follows the general Kambalda-type magmatic trend. On the basis of structural, mineralogical and geochemical evidence, we propose that the PGE-rich discordant ore may have formed by remobilization of metals from the deformed, metamorphosed magmatic orebody (which shows a depleted pattern in these elements) by reduced (pyrrhotite – pentlandite – pyrite are stable), neutral to alkaline and carbonic fluids (carbonate-stable). The PGE may have been transported as bisulfide complexes, and precipitated as tellurides (mainly Pd) and arsenides (Pt, Rh, Ru, Os, Ir) in the late N–S and NE–SW-trending faults owing to a decrease in the activity of S caused by the precipitation of sulfides in the veins.

Abstract

Le gisement de sulfures de Ni–Cu–EGP (éléments du groupe du platine) de Fortaleza de Minas est situé en bordure sud–ouest du craton de São Francisco, dans l’état de Minas Gerais, au Brésil. Il se trouve dans des roches komatiitiques archéennes de la ceinture de roches vertes de Morro do Ferro. Le gisement contient 6 millions de tonnes de minerai avec une teneur pondérale moyenne de 2.2% Ni, 0.4% Cu, 0.05% Co et 1.2 ppm EGP+Au. La minéralisation se présente sous deux formes: i) le filon de minerai principal, métamorphisé, déformé et transposé le long d’une zone de cisaillement régionale, qui serait d’origine précoce et magmatique, et qui comprend le minerai disséminé et bréchifié et le minerai en stockwerk; ii) les veines discordantes, encaissées dans les failles plus tardives N–S et NE–SO qui recoupent la zone de minerai principale. Cette minéralisation subséquente (avec une teneur maximale des EGP de 4 ppm) est caractérisée par des veines discontinues et irrégulières ainsi que par des sulfures massifs compris dans la serpentinite et le schiste à talc. Elle n’est pratiquement pas déformée, contrairement au minerai précoce. Elle est composée de pyrrhotite, pentlandite, chalcopyrite, magnétite, carbonates et amphiboles, avec des quantités mineures de cobaltite–gersdorffite, sphalérite, ilménite et quartz, et rarement de mauchérite (Ni11As8), de tellurures et de minéraux du groupe du platine (MGP). Les MGP les plus abondants sont l’oméiïte, irarsite, sperrylite et merenskyite nickelifère. Ils sont associés à des quantités mineures de testibiopalladite, ainsi qu’à un minéral de Ru, Te et As méconnu. Les MGP sont soit inclus, soit en bordure des sulfures, des sulfarséniures, des silicates et des oxydes. On les trouve également dans les fractures de la pyrrhotite, la pentlandite et la chalcopyrite. Ils auraient donc commencé à précipiter avec ces minéraux, et leur précipitation se serait poursuivie après la formation des sulfures. La distribution des métaux, normalisée à des valeurs mantéliques, montre deux schémas distincts: un est enrichi en Ni–Pd–Ir–Rh–Ru–Os, et un autre a des valeurs élevées en Cu–Pt–Bi. Les deux types présentent un appauvrissement en Cr par rapport au minerai magmatique métamorphisé du gisement, lui-même montrant une distribution similaire à la tendance des roches magmatiques de type Kambalda. En se basant sur les évidences structurales, minéralogiques et géochimiques, nous proposons un modèle où le minerai discordant enrichi en EGP se serait formé par la remobilisation des métaux du filon magmatique déformé et métamorphisé (affichant un appauvrissement en EGP), et ce, par des fluides réduits (pyrrhotite – pentlandite – pyrite stables), neutres à alcalins, et enrichis en dioxyde de carbone (carbonate stable). Les EGP auraient été transportés en complexes bisulfurés et se seraient ensuite précipités sous forme de tellurures (principalement Pd) et arséniures (Pt, Rh, Ru, Os, Ir) dans les failles tardives N–S et NE–SO, suite à la réduction de la concentration de S causée par la précipitation des sulfures dans les veines.

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