Mineralogical and microthermometric studies and structural aspects of imperial topaz mineralization in Antonio Pereira, Ouro Preto District (Minas Gerais) - Brazil

The occurrences of imperial topaz in the Antonio Pereira mine, Ouro Preto, Minas Gerais, are associated with the metamorphic carbonate rocks of the Minas Supergroup. The crystals have densities varying from 3.46 to 3.58. The parameters of the unitary cells obtained were: 4.658 to 4.663 angstrom (ao), 8.823 to 8.832 angstrom (b(o)), 8.382 to 8.389 angstrom (c(o)), and 344.65 to 345.46 angstrom 3 (V). The refraction indices presented the following variations: 1.622 to 1.630 (nX), 1.624 to 1.632 (nY), 1.633 to 1.640 (nZ), and 0.008 to 0.011 (B). These properties are coherent with the low fluorine contents obtained (16,48%/17,05wt%). Infrared spectroscopy and microthermometry showed that the fluid inclusions, which represent the mineralizing fluids, are formed by H(2)O (with Ca(2+), Mg(2+) and Na(+)), and CO(2) +/- CH(4). The minimal trapping T-P conditions of 290/320 degrees C and 2,349/2,497bar were obtained for the primary fluid inclusions. The pseudo-secondary fluid inclusions were trapped at conditions of lower temperatures and variable pressures, during the deformation process under local alternating states of stress. The microthermometric studies, the structural analysis and the fluorine contents suggest that the mineralized veins were formed from hydrothermal fluids originated during the Brasiliano tectono-metamorphic event.

Tectono-sedimentary evolution of the Neoproterozoic BIF-bearing Jacadigo Group, SW-Brazil

The Jacadigo Group contains one of the largest sedimentary iron and associated manganese deposits of the Neoproterozoic. Despite its great relevance, no detailed sedimentological study concerning the unit has been carried out to date. Here we present detailed sedimentological data and interpretation on depositional systems, system tracts, external controls on basin evolution, basin configuration and regional tectonic setting of the Jacadigo Basin. Six depositional systems were recognized: (I) an alluvial fan system; (II) a siliciclastic lacustrine system; (III) a fan-delta system; (IV) a bedload-dominated river system; (V) an iron formation-dominated lacustrine or marine gulf system; and (VI) a rimmed carbonate platform system. The interpreted depositional systems are related to three tectonic system tracts. The first four depositional systems are mainly made of continental siliciclastics and refer to the rift initiation to early rift climax stage; the lake/gulf system corresponds to the mid to late rift climax stage and the carbonate platform represents the immediate to late post rift stage (Bocaina Formation deposits of the Ediacaran fossil-bearing Corumba Group). The spatial distribution of the depositional systems and associated paleocurrent patterns indicate a WNW-ESE orientation of the master fault zone related to the formation of the Jacadigo Basin. Thus, the iron formations of the Jacadigo Group were deposited in a starved waterbody related to maximum fault displacement and accommodation rates in a restricted continental rift basin. The Fe-Si-Mn source was probably related to hydrothermal plume activity that reached the basin through the fault system during maximum fault displacement phases. Our results also suggest a restricted tectono-sedimentary setting for the type section of the Puga Formation. The Jacadigo Group and the Puga Formation, usually interpreted as glacial deposits, are readdressed here as basin margin gravitational deposits with no necessary relation to glacial processes. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Fluoride in the groundwater of the Tubarao and Crystaline aquifers, Salto-Indaiatuba region (SP)

Anomalous concentrations of fluoride in groundwater were identified in 19 drilling wells in the Salto-Indaiatuba region, Sao Paulo State, with an average concentration of 3.03 mg dm(-3) and a maximum of 6.95 mg dm(-3), which constitute a restriction for the water`s usage in terms of human consumption. The wells exploit water from the Tubarao Aquifer (sedimentary, granular) and Crystalline Aquifer (granitic, fractured), used for sanitary or industrial purposes. These groundwaters are typically HCO(3) and HCO(3)-SO(4) types, with high concentrations of HCO(3) -and Na(+) and high pH-values between 7.5 and 10.0. The highest concentrations of F-are associated to the Tubarao and Tubarao/Crystalline aquifer drilling wells. The presence of F-in groundwater is controlled by these high pH-values, alkalinity, and fluorine availability. The source of fluoride in the Tubarao and Crystalline Aquifers can be related to the percolation of hydrothermal fluids associated with Mesozoic lava flow, emplaced due to the opening of Atlantic Ocean and/or hydrolysis of fluorine-rich minerals and clay minerals.

Petrology and geochemistry of the banded iron formation in the Eastern Sierras Pampeanas of San Luis (Argentina): Implications for the evolution of the Nogoli Metamorphic Complex

The metamorphosed banded iron formation from the Nogoli Metamorphic Complex of western Sierra de San Luis, Eastern Sierras Pampeanas of Argentina (Nogoli area, 32 degrees 55`S-66 degrees 15`W) is classified as an oxide facies iron formation of Algoma Type, with a tectonic setting possibly associated with an island arc or back arc, on the basis of field mapping, mineral and textural arrangements and whole rock geochemical features. The origin of banded iron formation is mainly related to chemical precipitation of hydrogenous sediments from seawater in oceanic environments. The primary chemical precipitate is a result of solutions that represent mixtures of seawater and hydrothermal fluids, with significant dilution by maficultramafic volcanic and siliciclastic materials. Multi-stage T(DM) model ages of 1670, 1854 and 1939 Ma and positive, mantle-like xi Nd((1502)) values of +3.8, +1.5 and +0.5 from the banded iron formation are around the range of those mafic to ultramafic meta-volcanic rocks of Nogoli Metamorphic Complex, which are between 1679 and 1765 Ma and +2.64 and +3.68, respectively. This Sm and Nd isotopic connection suggests a close genetic relationship between ferruginous and mafic-ultramafic meta-volcanic rocks, as part of the same island arc or back arc setting. A previous Sm-Nd whole rock isochron of similar to 1.5 Ga performed on mafic-ultramafic meta-volcanic rocks led to the interpretation that chemical sedimentation as old as Mesoproterozoic is possible for the banded iron formation. A clockwise P-T path can be inferred for the regional metamorphic evolution of the banded iron formation, with three distinctive trajectories: (1) Relict prograde M(1)-M(3) segment with gradual P and T increase from greenschist facies at M(1) to amphibolite facies at M(3). (2) Peak P-T conditions at high amphibolite-low granulite facies during M(4). (3) Retrograde counterpart of M(4), that returns from amphibolite facies and stabilizes at greenschist facies during M(5). Each trajectory may be regarded as produced by different tectonic events related to the Pampean? (1) and the Famatinian (2 and 3) orogenies, during the Early to Middle Paleozoic. The Nogoli Metamorphic Complex is interpreted as part of a greenstone belt within the large Meso- to Neoproterozoic Pampean Terrane of the Eastern Sierras Pampeanas of Argentina. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Botryoidal platinum, palladium and potarite from the Bom Sucesso stream, Minas Gerais, Brazil: Compositional zoning and origin

Platinum-Pd nuggets from the Born Sucesso stream alluvium Minas Gerais, Brazil. have been investigated by electron-probe microanalysis. The nuggets attain 1 mm in maximum dimension and have a botryoidal habit, with pronounced compositional core-to-margin zoning of internal structures, Although there is a wide variation in internal morphology and individual zones vary markedly in thickness (<1-100 mum), a typical composite arborescent nugget comprises a broad irregular core region of massive auriferous Pd-Hg alloy (potarite delta-PdHg) or cavity space + relict potarite enclosed by a narrow zone of platiniferous, palladium or alloy of near Pt50Pd50 composition, and is progressively oscillatory zoned by palladian platinum, with growth eventually enveloping the whole botryoidal colony, to a narrow rim of palladian platinum or pure platinum. Other nuggets comprise an arborescent to dendritic core of auriferous potarite, a broad internal zone of either pure platinum or palladian platinum, and a narrow rim of platinum, the mineral palladium contains up to about 65 at.% Pd; this is the first detailed modern confirmation of palladium in its type locality. Auriferous potarite ranges in composition from similar toPd(3)Hg(2) to near Pd(Hg,Au). The origin of these nuggets remains unclear, but their mineralogy is broadly equivalent to that of palladian gold. potarite and platinum in alluvial sediments and overburden from Devon, England, which are considered to be detrital, and their platinum-group-clement geochemistry is consistent with precipitation from hydrothermal fluids. We suggest that the Bom Sucesso nuggets resulted from high-level episodic hydrothermal alteration of mafic and ultramafic rocks within the drainage basin, with the remobilized Pt and Pd precipitated in open spaces in the enclosing metaquartzites.

Estudos isotópicos (Pb, O, H, S) em zonas alteradas e mineralizadas do depósito cupro-aurífero Visconde, Província Mineral de Carajás

O depósito cupro-aurífero Visconde está localizado na Província Mineral de Carajás, a cerca de 15 km a leste do depósito congênere de classe mundial Sossego. Encontra-se em uma zona de cisalhamento de direção WNW-ESE, que marca o contato das rochas metavulcanossedimentares da Bacia Carajás com o embasamento. Nessa zona ocorrem outros depósitos hidrotermais cupro-auríferos com características similares (Alvo 118, Cristalino, Jatobá, Bacaba, Bacuri, Castanha), que têm sido enquadrados na classe IOCG (Iron Oxide Copper-Gold), embora muitas dúvidas ainda existam quanto a sua gênese, principalmente no que diz respeito à idade da mineralização e fontes dos fluidos, ligantes e metais. O depósito Visconde está hospedado em rochas arqueanas variavelmente cisalhadas e alteradas hidrotermalmente, as principais sendo metavulcânicas félsicas (2968 ± 15 Ma), o Granito Serra Dourada (2860 ± 22 Ma) e gabros/dioritos. Elas registram diversos tipos de alteração hidrotermal com forte controle estrutural, destacando-se as alterações sódica (albita + escapolita) e sódico-cálcica (albita + actinolita ± turmalina ± quartzo ± magnetita ± escapolita), mais precoces, que promoveram a substituição ubíqua de minerais primários das rochas e a disseminação de calcopirita, pirita, molibdenita e pentlandita. Dados isotópicos de oxigênio e hidrogênio de minerais representativos desses tipos de alteração mostram que os fluidos hidrotermais foram quentes (410 – 355°C) e ricos em ¹⁸O (δ¹⁸O_H2O= +4,2 a 9,4‰). Sobreveio a alteração potássica, caracterizada pela intensa biotitização das rochas, a qual ocorreu concomitantemente ao desenvolvimento de foliação milonítica, notavelmente desenhada pela orientação de palhetas de biotita, que precipitaram de fluidos com assinatura isotópica de oxigênio similar à dos estágios anteriores (δ¹⁸O_H2O entre +4,8 e +7,2‰, a 355°C). Microclina e alanita são outras fases características desse estágio, além da calcopirita precipitada nos planos da foliação. A temperaturas mais baixas (230 ± 11°C), fluidos empobrecidos em ¹⁸O (δ¹⁸O_H2O = -1,3 a +3,7‰) geraram associações de minerais cálcico-magnesianos (albita + epidoto + clorita ± calcita ± actinolita) que são contemporâneas à mineralização. Valores de δ¹⁸D_H2O e δO_H2O indicam que os fluidos hidrotermais foram inicialmente formados por águas metamórficas e formacionais, a que se misturou alguma água de fonte magmática. Nos estágios tardios, houve considerável influxo de águas superficiais. Diluição e queda da temperatura provocaram a precipitação de abundantes sulfetos (calcopirita ± bornita ± calcocita ± digenita), os quais se concentraram principalmente em brechas tectônicas - os principais corpos de minério - que chegam a conter até cerca de 60% de sulfetos. Veios constituídos por minerais sódico-cálcicos também apresentam comumente sulfetos. A associação de minerais de minério e ganga indica uma assinatura de Cu-Au- Fe-Ni-ETRL-B-P para a mineralização. Os valores de δ³⁴S (-1,2 a +3,4‰) de sulfetos sugerem enxofre de origem magmática (proveniente da exsolução de magmas ou da dissolução de sulfetos das rochas ígneas pré-existentes) e precipitação em condições levemente oxidantes. Datação do minério por lixiviação e dissolução total de Pb em calcopirita forneceu idades de 2736 ± 100 Ma e 2729 ± 150 Ma, que indicam ser a mineralização neoarqueana e, a despeito dos altos erros, permite descartar um evento mineralizador paleoproterozoico. A idade de 2746 ± 7 Ma (MSDW=4,9; evaporação de Pb em zircão), obtida em um corpo granítico não mineralizado (correlacionado à Suíte Planalto) que ocorre na área do depósito, foi interpretada como a idade mínima da mineralização. Assim, a formação do depósito Visconde teria relação com o evento transpressivo ocorrido entre 2,76 e 2,74 Ga, reponsável pela inversão da Bacia Carajás e pela geração de magmatismo granítico nos domínios Carajás e de Transição. Esse evento teria desencadeado reações de devolatilização em rochas do Supergrupo Itacaiúnas, ou mesmo, provocado a expulsão de fluidos conatos salinos aprisionados em seus intertícios. Esses fluidos teriam migrado pelas zonas de cisalhamento e reagido com as rochas (da bacia e do embasamento) pelas quais se movimentaram durante a fase dúctil. As concentrações subeconômicas do depósito Visconde devem ser resultado da ausência de grandes estruturas que teriam favorecido maior influxo de fluidos superficiais, tal como ocorreu na formação dos depósitos Sossego e Alvo 118.

Opalas gemológicas do Piauí: gênese revelada por microtermometria e minerais associados

As opalas de Pedro II e Buriti dos Montes, no estado do Piauí, constituem as mais importantes ocorrências brasileiras dessa gema, tanto em termos de volume quanto pela qualidade gemológica, que é comparável à das famosas opalas australianas. No entanto, a informalidade na extração e comercialização destas opalas, assim como a falta de informações quanto à gênese destes depósitos não permitem a prospecção por novas jazidas e o estabelecimento de um certificado de procedência para as opalas do Piauí que permitisse sua inserção formal no mercado gemológico internacional. Alguns autores têm se dedicado ao estudo dessas opalas, revelando fortes evidências de sua origem hidrotermal, mas até então, nenhum trabalho abordou as características físico-químicas dos fluidos que teriam originado esses depósitos de opalas. Diante disso, o principal objetivo deste trabalho foi entender o sistema hidrotermal responsável pela gênese das opalas do Piauí, ou seja, caracterizar os fluidos que originaram a mineralização e mostrar sua relação com o contexto geológico da região. Os municípios de Pedro II e Buriti dos Montes se localizam na porção nordeste do estado do Piauí, a aproximadamente 230 km a leste da capital Teresina, e as ocorrências de opala se encontram na porção basal da Bacia do Parnaíba, constituindo veios e vênulas nos arenitos dos grupos Serra Grande (Buriti dos Montes) e Canindé (Pedro II), os quais são seccionados por soleiras e diques de diabásio da Formação Sardinha. Elas também ocorrem cimentando brechas e como depósitos coluvionares e de paleocanal. Associados às opalas, localmente encontram-se veios de quartzo, calcedônia, barita e hematita (ou goethita). De maneira geral, as opalas de Pedro II apresentam jogo de cores, são predominantemente brancas ou azuladas com aspecto leitoso, semitranslúcidas a opacas e com inclusões sólidas pouco aparentes. Em contrapartida, as opalas de Buriti dos Montes não apresentam jogo de cores, a cor varia entre amarelo claro e vermelho amarronzado, são semitransparentes a translúcidas e contêm grande variedade de inclusões sólidas. Os dados obtidos revelam que as opalas de Pedro II são tipicamente do tipo amorfo (opala-A), enquanto as opalas de Buriti dos Montes variam entre amorfas e cristobalita-tridimita (opala-CT). Na opala preciosa, o típico jogo de cores é causado pelo arranjo regular das esferas de sílica que as constituem. A ausência de cimento opalino entre as esferas reforça a beleza desse efeito. Em contrapartida, as opalas laranja não apresentam jogo de cores, mas têm maior transparência devido ao diminuto tamanho das esferas. As inclusões sólidas também produzem belos efeitos nas opalas estudadas, principalmente na variedade laranja, que é mais transparente. Além disso, o conjunto de inclusões sólidas revela características intrínsecas aos processos hidrotermais que originaram as opalas estudadas. Agregados botrioidais, dendríticos e nodulares são exemplos de inclusões formadas por fragmentos dos arenitos hospedeiros carreados pelos fluidos hidrotermais que geraram as opalas. As inclusões sólidas também têm relação direta com a cor das opalas. Nas opalas de Buriti dos Montes, os tons de vermelho, laranja e amarelo são produzidos pela dissolução parcial das inclusões constituídas por oxihidróxidos de Fe. De maneira semelhante, a cor verde nas opalas preciosas está relacionada aos microcristais de Co-pentlandita inclusos nas mesmas. O conjunto de minerais associados às opalas conduz a uma assinatura mineralógicogeoquímica marcada pelos elevados teores de Fe e Al nas opalas com inclusões de hematita/goethita e caulinita, e assim também com aumento considerável dos teores de elementos terras raras nas opalas em que se concentram as inclusões de caulinita e apatita. Entre os elementos-traço, Ba é o mais abundante, e provavelmente foi incorporado pelo fluido hidrotermal, tendo em vista que veios de barita são encontrados com frequência nessa região da Bacia do Parnaíba. Várias feições como estruturas de fluxo nas opalas, corrosão e dissolução parcial dos cristais de quartzo hialino e de inclusões mineralógicas, vênulas de quartzo hidrotermal sobrecrescidas aos grãos detríticos, e zoneamento dos cristais de quartzo confirmam que essas opalas têm origem hidrotermal. A ruptura do Gondwana teria provocado um vasto magmatismo básico fissural, que por sua vez foi responsável pelo aporte de calor que gerou as primeiras células convectivas de fluidos quentes. A água contida nos arenitos certamente alimentou o sistema e se enriqueceu em sílica através da dissolução parcial ou total dos próprios grãos de quartzo dos arenitos. Este fluido hidrotermal foi posteriormente aprisionado em sistemas de fraturas e nelas se resfriou, precipitando a opala e minerais associados.

Contexto geológico, estudos isotópicos (C, O e Pb) e associação metálica do depósito aurífero Tocantinzinho, domínio Tapajós, Província Tapajós-Parima

O depósito Tocantinzinho, localizado em um lineamento de direção NW–SE, a SW de Itaituba (PA), é atualmente o maior depósito aurífero conhecido na Província Tapajós. Está hospedado no granito homônimo, essencialmente isótropo, no qual dominam rochas sieno e monzograníticas, que foram fraca a moderadamente alteradas por fluidos hidrotermais. Microclinização (mais precoce), cloritização, sericitização, silicificação e carbonatação (mais tardia) são os mais importantes tipos de alteração. O principal estágio de mineralização é contemporâneo à sericitização/silicificação e é representado por vênulas com sulfetos (pirita ± calcopirita ± galena ± esfalerita) e ouro associado, as quais mostram localmente trama stockwork. Além de teores expressivos de Cu, Pb e Zn, são anômalos, em algumas amostras, os de As, Bi e Mo. A relação dos teores do Au com os dos metais-base é aleatória e as razões Au/Ag variam de 0,05 a 5,0. O Au é mais enriquecido nas porções com maior abundância de sulfetos de metais-base, embora ocorra principalmente incluso na pirita. Monocristais de zircão, extraídos do granito Tocantinzinho, forneceram idade Pb-Pb média de 1982 ± 8 Ma, permitindo interpretá-lo como uma manifestação magmática precoce do arco Creporizão. Valores de δ¹³C_PDB em calcita do estágio de carbonatação, dominantemente entre -3,45 e -2,29‰, são compatíveis com fonte crustal profunda, quiçá carbonatítica, enquanto os de δ¹⁸O_SMOW (+5,97 a +14,10‰) indicam forte contribuição magmática, ainda que mascarada por influxo de águas provavelmente superficiais. Estudos de inclusões fluidas em andamento revelam a presença de fluidos aquocarbônicos, cujo CO₂ poderia ter estado dissolvido no magma granítico em vez de ser relacionado à zona de cisalhamento. Os dados até aqui disponíveis permitem classificar o depósito aurífero Tocantinzinho como do tipo relacionado à intrusão.

Quartzo e zircão como marcadores da evolução magmático-hidrotermal do Granito Antônio Vicente, Suíte Intrusiva Velho Guilherme, Província Carajás

Quatro tipos morfológico-texturais de quartzo, informalmente denominados Qz1, Qz2, Qz3 e Qz4, foram identificados nas diferentes fácies do Granito Antônio Vicente, Província Carajás, por meio de imagens de microscopia eletrônica de varredura-catodoluminescência (MEV-CL). Nas rochas menos evoluídas, contendo anfibólio e biotita, dominam cristais anédricos a subédricos bem desenvolvidos, luminescentes e intensamente fraturados (Qz1). Fluidos hidrotermais que percolaram o granito transformaram o quartzo magmático (Qz1) em Qz2 e Qz3 por meio de processos de alteração, dissolução e recristalização, sendo essas transformações muito mais evidentes nas rochas sienograníticas intensamente alteradas. O Qz4 forma cristais médios a grossos, geralmente luminescentes e comparativamente pouco fraturados. Sua ocorrência é restrita às rochas sienograníticas fortemente hidrotermalizadas e aos corpos de greisens, sugerindo o início do processo de greisenização. Nos greisens, dominam cristais de quartzo euédricos médios a grossos, zonados concentricamente e com feições típicas de origem hidrotermal (Qz5). Finos cristais de cassiterita zonada (≤ 100 µm) são comuns e preenchem cavidades nos tipos Qz4 e Qz5. Zircões dominantemente anédricos, corroídos, com os mais elevados conteúdos de Hf e as mais baixas razões Zr/Hf, pertencem às rochas mais evoluídas e alteradas hidrotermalmente e aos corpos de greisens associados, ambos portadores de mineralizações de Sn. Tal fato sugere que a assinatura geoquímica do zircão, em especial a razão Zr/Hf, pode ser utilizada na avaliação preliminar do potencial metalogenético de granitos estaníferos.

Depósito Cu-Au Visconde, Carajás (PA): geologia e alteração hidrotermal das rochas encaixantes

Distante 15 km a leste da mina Sossego (Canaã de Carajás, no Pará), o depósito Visconde jaz na zona de contato entre o Supergrupo Itacaiúnas (2,76 Ga) e o embasamento (> 3.0 Ga). No depósito e arredores, ocorrem, principalmente, o granito Serra Dourada, riodacitos e gabrodioritos, variavelmente deformados e hidrotermalizados. A Suíte Intrusiva Planalto, também identificada, não mostra feições de alteração das demais rochas. Diques máficos e félsicos cortam o pacote rochoso. Sob condições dúctil-rúpteis iniciais a rúpteis, subsequentemente, a alteração hidrotermal evoluiu de sódico-cálcica (albita, escapolita e anfibólios) precoce e ubíqua para potássica (K-feldspato e Cl-biotita), retomando, em seguida, o caráter sódico-cálcico de efeito local (albita, epidoto, apatita, turmalina e fluorita), para, finalmente, assumir caráter cálcio-magnesiano (clinocloro, actinolita, carbonatos e talco subordinado). No granito Serra Dourada, albitização, epidotização e turmalinização são mais proeminentes e se contrapõem à escapolitização, biotitização, anfibolitização e magnetitização, muito expressivas nos gabros/quartzodioritos, e à K-feldspatização, mais comum nos riodacitos. Os principais corpos de minério são representados por veios e brechas, constituídos por calcopirita-bornita, além de disseminações (calcopirita + pirita ± molibdenita ± pentlandita). A suíte metálica básica é Fe-Cu-Au ± ETR. Abundante sulfeto foi precipitado na transição da alteração potássica para a cálcio-magnesiana, tendo apatita, escapolita, actinolita, epidoto, magnetita, turmalina, calcita, gipsita e fluorita como os principais minerais de ganga. Os metais foram transportados por fluidos hidrotermais ricos em Na, Ca, K, Fe e Mg, além de P, B, F e espécies de S. As similaridades se sobrepõem às diferenças, o que permite considerar os depósitos Visconde e Sossego cogenéticos.

Orange opals from Buriti dos Montes, Piauí: solid inclusions as genetic guides

As opalas laranjas de Buriti dos Montes (Piauí, nordeste do Brasil) têm propriedades gemológicas que favorecem seu uso como jóias; essas características incluem as cores, transparência, dureza e estabilidade relativamente elevadas. O exótico conteúdo de inclusões sólidas proporciona maior beleza às opalas da região. Essas opalas foram originadas por processos hidrotermais e são encontradas, principalmente, em vênulas e veios nos arenitos do Grupo Serra Grande, seccionados por soleiras e diques de diabásio da Formação Sardinha. Inclusões sólidas, tais como bolhas, agregados botrioidais, dendritos e nódulos, entre outras, consistem, principalmente, de caulinita, hematita/goethita e quartzo e influenciam a composição química das opalas. O zoneamento intenso dos cristais de quartzo e os elevados valores de Ba e Fe sugerem que os depósitos de opala foram formados em ambiente hidrotermal. Os diques de diabásio teriam sido responsáveis pelo aquecimento dos fluidos hidrotermais. Os arenitos, ricos em soluções aquosas, também teriam contribuído com a sílica disponível para a saturação dessas soluções e as fraturas permitiram a migração e aprisionamento dos fluidos hidrotermais, resultando nos veios mineralizados.

Comparison of iron isotope variations in modern and Ordovician siliceous Fe oxyhydroxide deposits

Formation pathways of ancient siliceous iron formations and related Fe isotopic fractionation are still not completely understood. Investigating these processes, however, is difficult as good modern analogues to ancient iron formations are scarce. Modern siliceous Fe oxyhydroxide deposits are found at marine hydrothermal vent sites, where they precipitate from diffuse, low temperature fluids along faults and fissures on the seafloor. These deposits exhibit textural and chemical features that are similar to some Phanerozoic iron formations, raising the question as to whether the latter could have precipitated from diffuse hydrothermal fluids rather than from hydrothermal plumes. In this study, we present the first data on modern Fe oxyhydroxide deposits from the Jan Mayen hydrothermal vent fields, Norwegian-Greenland Sea. The samples we investigated exhibited very low δ56Fe values between -2.09‰ and -0.66‰. Due to various degrees of partial oxidation, the Fe oxyhydroxides are with one exception either indistinguishable from low-temperature hydrothermal fluids from which they precipitated (-1.84‰ and -1.53‰ in δ56Fe) or are enriched in the heavy Fe isotopes. In addition, we investigated Fe isotope variations in Ordovician jasper beds from the Løkken ophiolite complex, Norway, which have been interpreted to represent diagenetic products of siliceous ferrihydrite precursors that precipitated in a hydrothermal plume, in order to compare different formation pathways of Fe oxyhydroxide deposits. Iron isotopes in the jasper samples have higher δ56Fe values (-0.38‰ to +0.89‰) relative to modern, high-temperature hydrothermal vent fluids (ca. -0.40‰ on average), supporting the fallout model. However, formation of the Ordovician jaspers by diffuse venting cannot be excluded, due to lithological differences of the subsurface of the two investigated vent systems. Our study shows that reliable interpretation of Fe isotope variations in modern and ancient marine Fe oxyhydroxide deposits depends on comprehensive knowledge of the geological context. Furthermore, we demonstrate that very negative δ56Fe values in such samples might not be the result of microbial dissimilatory iron reduction, but could be caused instead by inorganic reactions.

A re-examination of petrogenesis and 40Ar/39Ar systematics in the the Chain of Ponds K-feldspar: "diffusion domain" archetype versus polyphase hygrochronology

K-feldspar (Kfs) from the Chain of Ponds Pluton (CPP) is the archetypal reference material, on which thermochronological modeling of Ar diffusion in discrete “domains” was founded. We re-examine the CPP Kfs using cathodoluminescence and back-scattered electron imaging, transmission electron microscopy, and electron probe microanalysis. 40Ar/39Ar stepwise heating experiments on different sieve fractions, and on handpicked and unpicked aliquots, are compared. Our results reproduce the staircase-shaped age spectrum and the Arrhenius trajectory of the literature sample, confirming that samples collected from the same locality have an identical Ar isotope record. Even the most pristine-looking Kfs from the CPP contains successive generations of secondary, metasomatic/retrograde mineral replacements that post-date magmatic crystallization. These chemically and chronologically distinct phases are responsible for its staircase-shaped age spectra, which are modified by handpicking. While genuine within-grain diffusion gradients are not ruled out by these data, this study demonstrates that the most important control on staircase-shaped age spectra is the simultaneous presence of heterochemical, diachronous post-magmatic mineral growth. At least five distinct mineral species were identified in the Kfs separate, three of which can be traced to external fluids interacting with the CPP in a chemically open system. Sieve fractions have size-shifted Arrhenius trajectories, negating the existence of the smallest “diffusion domains”. Heterochemical phases also play an important role in producing non-linear trajectories. In vacuo degassing rates recovered from Arrhenius plots are neither related to true Fick’s Law diffusion nor to the staircase shape of the age spectra. The CPP Kfs used to define the "diffusion domain" model demonstrates the predominance of metasomatic alteration by hydrothermal fluids and recrystallization in establishing the natural Ar distribution amongst different coexisting phases that gives rise to the staircase-shaped age spectrum. Microbeam imaging of textures is as essential for 40Ar-39Ar hygrochronology as it is for U-Pb geochronology.

In-situ Iron isotope measurements and mineral compositions from ODP Hole 206-1256D and IODP Hole 335-U1256D

In-situ Fe isotope measurements have been carried out to estimate the impact of the hydrothermal metamorphic overprint on the Fe isotopic composition of Fe-Ti-oxides and Fe-sulfides of the different lithologies of the drilled rocks from IODP Hole 1256D (eastern equatorial Pacific; 15 Ma crust formed at the East Pacific Rise). Most igneous rocks normally have a very restricted range in their 56Fe/54Fe ratio. In contrast, Fe isotope compositions of hot fluids (> 300 °C) from mid-ocean-ridge spreading centers define a narrow range that is shifted to lower delta 56Fe values by 0.2 per mil - 0.5 per mil as compared to igneous rocks. Therefore, it is expected that mineral phases that contain large amounts of Fe are especially affected by the interaction with a fluid that fractionates Fe isotopes during exsolution/precipitation of those minerals. We have used a femtosecond UV-Laser ablation system to determine mineral 56Fe/54Fe ratios of selected samples with a precision of < 0.1 per mil (2 sigma level) at micrometer-scale. We have found significant variations of the delta 56Fe (IRMM-014) values in the minerals between different samples as well as within samples and mineral grains. The overall observed scale of delta 56Fe (magnetite) in 1256D rocks ranges from - 0.12 to + 0.64 per mil, and of delta 56Fe (ilmenite) from - 0.77 to + 0.01 per mil. Pyrite in the lowermost sheeted dike section is clearly distinguishable from the other investigated lithological units, having positive delta 56Fe values between + 0.29 and + 0.56 per mil, whereas pyrite in the other samples has generally negative delta 56Fe values from - 1.10 to - 0.59 permil. One key observation is that the temperature dependent inter-mineral fractionations of Fe isotopes between magnetite and ilmenite are systematically shifted towards higher values when compared to theoretically expected values, while synthesized, well equilibrated magnetite-ilmenite pairs are compatible with the theoretical predictions. Theoretical considerations including beta-factors of different aqueous Fe-chlorides and Rayleigh-type fractionations in the presence of a hydrous, chlorine-bearing fluid can explain this observation. The disagreement between observed and theoretical equilibrium fractionation, the fact that magnetite, in contrast to ilmenite shows a slight downhole trend in the delta 56Fe values, and the observation of small scale heterogeneities within single mineral grains imply that a general re-equilibration of the magnetite-ilmenite pairs is overprinted by kinetic fractionation effects, caused by the interaction of magnetite/ilmenite with hydrothermal fluids penetrating the upper oceanic crust during cooling, or incomplete re-equilibration at low temperatures. Furthermore, the observation of significant small-scale variations in the 56Fe/54Fe ratios of single minerals in this study highlights the importance of high spatial-resolution-analyses of stable isotope ratios for further investigations.

Chemical and isotopic compositions of ocean authigenic carbonates

Oceanic authigenic carbonates are classified according to origin of the carbonate carbon source using a complex methodology that includes methods of sedimentary petrography, mineralogy, isotope geochemistry, and microbiology. Mg-calcite (protodolomite) and aragonite predominate among the authigenic carbonates. All authigenic carbonates are depleted in 13C and enriched in 18O (in PDB system) that indicates biological fractionation of isotopes during carbonate formation. Obtained results show that authigenic carbonate formation is a biogeochemical (microbial) process, which involves carbon from ancient sedimentary rocks, abiogenic methane, and bicarbonate-ion of hydrothermal fluids into the modern carbon cycle.