The increasing demand for critical and strategic metals has driven attention to deep-sea mineral deposits as an alternative supply for high-technology industries. Oceanic elevations are important target areas for ferromanganese (FeMn) crust deposits, which are extremely enriched in rare metals including Co, Te, Mo, Bi, Pt, W, Zr, Nb, Y, and rare earth elements (REE). The Rio Grande Rise (RGR) is one of the most extensive oceanic elevations in the South Atlantic Ocean, but its seafloor mineral deposits were poorly investigated until recently. This thesis investigates the genesis and evolution of FeMn crusts from the summit (600 m) to abyssal water depths (> 5000 m) in a wide range of locations in the RGR, but also investigates associated minerals such as phosphorites and ironstones. For this, a suite of mineralogical, chemical, and isotopic analytical techniques were applied. FeMn crusts from RGR differ significantly, whether they come from the summit or from deep water. FeMn crusts from the summit present dual structures, with most of their volume comprising old phosphatized crusts covered by thin young non-phosphatized crusts. As a result, FeMn crusts from the summit bear a diagenetic signature with P, Ni, Li, and Y enrichment and Co, REE, Mo, and Zr depletion. On the other hand, deep-water FeMn crusts (> 2000 m) are entirely hydrogenetic and enriched in As, Be, Co, Cu, Mo, Sb, Se, Ti, Th, Tl, U, Zn, and REE. FeMn crusts most likely started to form in the RGR about 47 Ma. Phosphatization occurred throughout the Miocene, reflecting important climatic shifts such as the Middle Miocene Climatic Optimum, when enhanced surface biological productivity occurred. Especially the crusts shallower than 1500 m were phosphatized, due to proximity to the oxygen minimum zone, a large reservoir for P. The major controls on the observed variations of chemical composition of crusts with water depth are water masses oxygenation, nutrients and paleoproductivity. Regarding the ironstones, a hypothesis for their origin involving Fe oxidizing bacterial mats and a low-temperature geothermal fluid is proposed. This thesis contributed to filling the knowledge gap on baseline information for future mining activities in the RGR and to understanding the controls of modern and past oceanographic conditions on FeMn crust composition, to better target specific crust characteristics.

A crescente demanda por metais críticos e estratégicos tem chamado a atenção para os depósitos minerais do fundo profundo. As elevações oceânicas são importantes áreas-alvo para depósitos de crosta de ferromanganês (FeMn), ricas em Co, Te, Mo, Bi, Pt, W, Zr, Nb, Y e os elementos terras raras (ETR). A Elevação de Rio Grande (ERG) é uma das mais extensas elevações oceânicas do Oceano Atlântico Sul, mas seus depósitos minerais foram pouco investigados até recentemente. Esta tese de doutorado investiga a gênese e evolução de crostas de FeMn desde o cume (600 m) até profundidades abissais (> 5000 m) provenientes de diversos locais na ERG, mas também minerais associados, como fosforitas e ironstones. Para isso, foram aplicadas diversas técnicas analíticas mineralógicas, químicas e isotópicas. As crostas de FeMn da ERG diferem significativamente se vêm do cume ou de águas profundas. As crostas de FeMn do cume apresentam estruturas duais com a maior parte de seu volume composta por crosta velha fosfatizada coberta por uma fina crosta jovem não fosfatizada. Como resultado, as crostas de FeMn do cume carregam uma assinatura diagenética com enriquecimentos de P, Ni, Li e Y e baixos conteúdos de Co, ETR, Mo e Zr. Por outro lado, as crostas de águas profundas (> 2000 m) são totalmente hidrogenéticas e ricas em As, Be, Co, Cu, Mo, Sb, Se, Ti, Th, Tl, U, Zn e ETR. As crostas de FeMn começaram a se formar na ERG provavelmente por volta de 47 Ma e a fosfatização ocorreu ao longo do Mioceno, refletindo importantes mudanças climáticas, como o Ótimo Climático do Mioceno, quando ocorreu uma maior produtividade biológica de superfície. Crostas acima de 1500 m foram fosfatizadas devido à proximidade com a zona de mínimo de oxigênio, um grande reservatório para P. Os principais controles sobre as variações observadas na composição química das crostas com a profundidade da água são a oxigenação e conteúdo de nutrientes das massas de água e paleoprodutividade. Em relação aos ironstones, é proposta uma hipótese para sua origem envolvendo bactérias oxidadoras de Fe e um fluido geotérmico de baixa temperatura. Esta tese contribui para preencher a lacuna de conhecimento de base para futuras atividades de mineração na ERG e entender como condições oceanográficas contemporâneas e passadas controlam a composição de crostas para melhor direcionar a busca por depósitos com características específicas.