XRF portátil para a análise de depósitos de pórfiro de cobre e ouro

Os instrumentos por XRF portátil da Olympus, como o analisador por XRF Vanta™, desempenham um papel importante na exploração e desenvolvimento de depósitos de pórfiro na indústria de minerais. Esta nota de aplicação demonstra como o analisador por XRF Vanta consegue medir com exatidão elementos comuns de interesse na exploração e mineração de pórfiros, bem como elementos úteis para determinar a fertilidade dos sistemas de pórfiro.

A busca por sistemas geológicos do tipo pórfiro é atrativo para empresas de exploração mineral e mineração, pois podem ser depósitos polimetálicos muito grandes de enorme valor econômico. Normalmente extraídos usando métodos de baixo custo a céu aberto e com uma longa vida útil (em detalhes no diagrama abaixo), os sistemas de pórfiro representam a maior parte do cobre (Cu) e molibdênio (Mo) extraídos atualmente no mundo, e cerca de um quarto de todo o ouro (Au).1

Figura 1. Anatomia de um sistema de pórfiro de cobre telescópico mostrando as inter-relações espaciais de um depósito de pórfiro de Cu ± Au ± Mo localizado centralmente em um estoque de pórfiro multifásico e suas rochas hospedeiras imediatas (reproduzido aqui com a permissão de Dick Sillitoe). Imagem original da revista "Economic Geology" da SEG – Exploração de minerais por fluorescência de raios X portátil

A indústria de minerais, em colaboração com o meio acadêmico, tem trabalhado bastante para aumentar a compreensão da gênese desses depósitos, o potencial da fertilidade dos depósitos de pórfiro, e para desenvolver técnicas para vetorizá-los eficazmente durante os programas de exploração mineral.^{2, 3, 4, 5}

Desempenho da XRF portátil em elementos constitutivos comuns do pórfiro

Os dados abaixo mostram o desempenho imediato do analisador portátil por XRF Vanta™ em diversos materiais de referência certificados (MRCs) no kit de produtos de XRF portátil para pórfiro de cobre e IOCG (óxido de ferro-cobre-ouro) fornecido pela OREAS (Ore Research and Exploration Assay Standards). A excelente correlação entre os dados de MRC e o analisador portátil por XRF Vanta mostra que o analisador portátil por XRF Vanta pode oferecer uma excelente qualidade de dados em amostras totalmente preparadas desses tipos de depósitos.

Figura 2. Desempenho do analisador portátil por XRF Vanta de elementos em pórfiros de cobre e IOCG em comparação com os valores de ensaio usando vários kits fornecidos pela OREAS.

Além disso, muitos dados estão disponíveis ao público e mostram como o analisador portátil por XRF Vanta pode produzir dados de alta qualidade em amostras parcialmente preparadas e não preparadas. É possível visualizar alguns desses dados nos seguintes recursos:

• XRF portátil para pesquisas de solo: geoquímica de afloramentos rochosos, solos e sedimentos
• XRF portátil na perfuração de exploração: circulação reversa/jato de ar circular e núcleo de diamante
• XRF portátil para ouro (Au) e elementos farejadores de Au para exploração mineral e vetorização de grupos de minérios

Usando a XRF portátil para os indicadores de fertilidade do pórfiro

Diferentes combinações de proporções de estrôncio (Sr), ítrio (Y), óxido de manganês (II) (MnO), dióxido de silício (SiO2) e zircônio (Zr), medidas em laboratório, foram identificadas como discriminadores potencialmente eficazes entre as intrusões formadoras de minério e as não prospectivas no cenário dos pórfiros de Cu. Recentemente, o Centro de Depósitos de Minério e Ciências da Terra (CODES) da Universidade da Tasmânia na Austrália e a Escola de Geografia, Geologia e Meio Ambiente da Universidade de Leicester no Reino Unido realizaram pesquisas para estudar o potencial do uso de XRF portátil para ajudar os exploradores a avaliar a fertilidade dos pórfiros no campo em amostras preparadas e não preparadas.

Em um artigo¹ publicado em 2019 em Geology Exploration, Environment, Analysis (GEEA), a equipe do CODES demonstrou que:

1. Com base em uma compilação global de dados de laboratório, os valores de rocha inteira de Sr/Y e Sr/MnO podem discriminar eficazmente entre as intrusões formadoras de minério e as não prospectivas no cenário dos pórfiros de Cu.
2. Os dados de XRF portátil, calibrados com os dados convencionais de rocha inteira, podem ser usados no lugar dos dados analíticos convencionais de rocha inteira para informar o diagrama de discriminação de prospectividade de Cu Sr/Y v. Sr/MnO

A equipe do CODES apresentou comparações de resultados de ICP-MS/ICP-ES (espectrometria de massa e de emissão com plasma indutivamente acoplado) convencionais e de XRF portátil de seis distritos mineralizados: (1) o distrito de pórfiro de Cu (±Mo-Au) de Yerington, EUA; (2) o depósito de pórfiro de Cu-Mo Resolution, EUA; (3) o distrito de skarn de Cu-Fe de Las Bambas, Peru; (4) o distrito de Cu-Au de Cadia, Austrália; (5) o distrito de Cu-Au de Northparkes, Austrália; e (6) o distrito de Cu-Au de Cowal, Austrália.

Ao avaliar a exatidão e precisão dos dados de XRF portátil coletados de material de polpa (malha 120) e lajes de rocha intactas (com um tamanho de grão de até 0,5 cm) e comparar os resultados dos dados convencionais de ICP-MS/ICP-ES de rocha inteira, o artigo do CODES demonstrou que os dados de XRF portátil podem ser adquiridos com sucesso diretamente de rochas não processadas no campo para avaliar o potencial de formação de minério das intrusões.

Figura 3. Estudo CODES: comparações entre os dados de XRF portátil e os dados convencionais de laboratório para diferentes meios de amostra. (a) Sr/Y: dados de XRF portátil de material de polpa em copos de prensa e dados de ICP-MS/ICP-ES. (b) Sr/MnO: dados de XRF portátil de material de polpa em copos de prensa e dados de ICP-MS/ICP-ES. (c) Sr/Y: dados de XRF portátil de lajes de rocha intactas e dados de ICP-MS/ICP-ES. (d) Sr/MnO: dados de XRF portátil de lajes de rocha intactas e dados de ICP-MS/ICP-ES.

Figura 4. Estudo CODES: os dados de XRF portátil das rochas intrusivas pré, sin e pós-mineralização de seis distritos de pórfiro de Cu e skarn plotados nos diagramas Sr/MnO v. Sr/Y usando os campos de fertilidade. O meio de amostra analisado para cada distrito foi listado aqui. (a) Distrito de Yerington, EUA; somente lajes de rocha. (b) Depósito Resolution, EUA; lajes de rocha. (c) Distrito de Las Bambas, Peru; lajes de rocha. (d) Distrito de Cadia, Austrália; pós de polpa. (e) Distrito de Cowal, Austrália; pós de polpa e lajes de rocha. (f) Distrito de Northparkes, Austrália; pós de polpa.

Um trabalho recente apresentado no 43º Encontro Anual do Grupo de Estudos de Depósitos Minerais em Londres por Marquis et al. avaliou o desempenho do analisador portátil por XRF Vanta™ em um conjunto de amostras que mostravam uma mistura de sinais de fertilidade positivos e neutros (Sr/Y vs. SiO2 e Sr/Y vs. Zr) submetidos a diversos métodos de preparação de amostras.6 As mesmas amostras foram testadas nas seguintes condições:

• Point and Shoot: sem preparação; a ponta do instrumento está em contato direto com a superfície do meio.
• Moinho de campo ou argamassa: fragmentação e moagem de meio duro até ~200 μm no campo.
• Tipo de laboratório: moagem e homogeneização de um material seco até 125 μm em um ambiente de laboratório. Compactado em um pellet com superfície lisa.

Figura 5. Estudo da Universidade de Leicester: (a) gráfico de discriminação de Sr/Y versus SiO2 comumente usado como indicador de fertilidade. (b) Sr/Y versus Zr mostrando a melhor precisão e exatidão de Zr em comparação com SiO2. Reproduzido com permissão da Universidade de Leicester.

Este estudo descobriu que o analisador Vanta funcionava bem em amostras preparadas, mas não conseguia resolver com exatidão o SiO2 em rochas trituradas ou intactas. Isso é de esperar devido à natureza heterogênea dessas amostras e seu impacto inerente em elementos mais leves medidos com XRF portátil. No entanto, a melhor exatidão dos oligoelementos mais pesados, como o Zr, permite que sejam usados no lugar da sílica, mesmo em amostras de campo, como indicador de fertilidade dos pórfiros.

Figura 6. Escaneamentos de algumas amostras de pórfiro de Cu da OREAS com cálculo em linha e em tempo real da fertilidade.

Usando a função Pseudo Elements no analisador portátil por XRF Olympus Vanta™, qualquer proporção de interesse pode ser exibida na tela do instrumento a qualquer momento. Além disso, o recurso de exibição de compostos permite que o analisador Vanta exiba o óxido associado a elementos individuais. Esses cálculos são feitos no instrumento à medida que os testes são realizados, conforme mostrado acima.

Os instrumentos por XRF portátil Vanta podem ser usados como poderosas ferramentas para explorar e extrair melhor os sistemas geológicos de pórfiro. Para saber mais sobre o analisador portátil por XRF Vanta, entre em contato com seu representante de vendas local para fazer uma demonstração ou entre em contato conosco online em www.olympus-ims.com.

Referências

1. Sillitoe, R.H., 2010. Porphyry copper systems. Economic geology, 105(1), pp.3–41.
2. Houston, R.A. and Dilles, J.H., 2013. Structural geologic evolution of the Butte district, Montana. Economic Geology, 108(6), pp.1397–1424.
3. Wilkinson, J.J., Chang, Z., Cooke, D.R., Baker, M.J., Wilkinson, C.C., Inglis, S., Chen, H. and Gemmell, J.B., 2015. The chlorite proximitor: A new tool for detecting porphyry ore deposits. Journal of Geochemical Exploration, 152, pp.10–26.
4. Ahmed, A., Crawford, A.J., Leslie, C., Phillips, J., Wells, T., Garay, A., Hood, S.B. and Cooke, D.R., 2020. Assessing copper fertility of intrusive rocks using field portable X-ray fluorescence (pXRF) data. Geochemistry: Exploration, Environment, Analysis, 20(1), pp.81–97.
5. Santoro, L., Yav, S.T., Pirard, E., Kaniki, A., Arfè, G., Mondillo, N., Boni, M., Joachimski, M., Balassone, G., Mormone, A. and Cauceglia, A., 2018. Abstracts from the 2017–2018 Mineral Deposits Studies Group meeting. Applied Earth Science, 127(2), pp.46–79.
6. Marquis, E., Hamp-Gopsill, L.J., Pearse, M., Marvin-Dorland, L., Knott, T.R. and Smith, D.J., 2020. Portable XRF analysis for porphyry fertility indicators, in Abstracts of the 43rd Mineral Deposits Study Group Annual Meeting held at the Natural History Museum, London, UK on 6th-8th January 2020. Appl Earth Sci 129:56-85. doi: 10.1080/25726838.2020.1755092.