TESES DE DOUTORADO EM GEOCIÊNCIAS SOBRE REGIÕES BRASILEIRAS
(DEFENDIDAS EM UNIVERSIDADES ESTRANGEIRAS)

A ALTERAÇÃO NO MACIÇO ALCALINO-CARBONATÍTICO DE CATALÃO I - BRASIL: EVOLUÇÃO MINERALÓGICA

Université de Poitiers, França - IG/UFRGS (cotutela)

DATA DE DEFESA: 1995
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: Geoquímica
ORIENTADOR: Prof. ALAIN DECARREAU; CO-ORIENTADOR:  Prof. MILTON LUIZ LAQUINTINIE FORMOSO

RESUMO

O Maciço Alcalino-carbonatítico de Catalão I tem idade de, aproximadamente, 80Ma e se situa a SE do Estado de Goiás. Suas rochas, que ocupam uma área semicircular de 33Km2, são produto de múltiplas injeções, que fenitizaram os xistos do Grupo Araxá.
No estudo dos diferentes minerais, foram analisados os problemas micromorfológicos e cristaloquímicos, procurando acompanhar as modificações químicas decorrentes dos processos hidrotermais e intempéricos. Para isso, foram realizadas análises por difratometria de raios x, em alguns casos com microamostragens e análises com detecção linear de pontos, espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, com cartografia de elementos, e análises químicas por EDS, WDS, fluorescência de raios x, absorção atômica, ICP e estudo de isótopos de oxigênio.
Na seqüência dos diferentes eventos, destaca-se o primeiro, de natureza magmática, responsável pela gênese de foscoritos e piroxenitos, ao qual se sucedeu uma fase metassomática, que transformou olivinas em flogopitas e mineralizou as rochas em nióbio. Sucessivamente, deu-se, o "mise en place" de carbonatitos e eventos hidrotermais, responsáveis pela mineralização de fosfato apatítico e pela transformação de olivinas em serpentina e "bowlingita" e de perovskitas em anatásio, o qual também é gerado por processos intempéricos.
Verifica-se, ainda, um evento tardio, gerador de quartzo (silicito) e enriquecido em fosfatos secundários do grupo da plumbogumita, que contêm elementos terras raras com teores superiores a 10%.
A ação dos processos supergênicos desenvolveu um perfil laterítico, em alguns locais, com espessura superior a 100 metros, que concentrou nióbio, elementos terras raras, fosfato, titânio e vermiculita. Esses processos se encontram em estágio avançado e concentram, principalmente, Nb, Fe, Ti, Al, Zr, ETR, Sr, Ba e P, sendo os demais elementos alcalinos e alcalino-terrosos lixiviados do perfil, havendo, localizadamente, a formação de argilominerais do tipo 2 : 1, mostrando uma hidrólise parcial, mas, em geral, os processos de alteração se encontram em estágio avançado e enriquecem o perfil laterítico nesses elementos.
No estudo da alteração, enfatizou-se a evolução mineralógica, onde destacam-se :
- as tetraferriflogopitas, resultantes de um metassomatismo potássico sobre olivinas e que são muito pobres em alumínio, que é substituido, também, pelo Fe3+ nas posições tetraédricas;
- as fluorapatitas, com composição química e substituições complexas, que se alteram, gerando apatitas secundárias, mais ricas em flúor, e fosfatos secundários do grupo da plumbogumita, freqüentemente enriquecidos em ETR;
- os cálcio pirocloros, que, durante a ação dos processos supergênicos, perdem parte dos elementos alcalinos e alcalino-terrosos do sitio A e se hidratam. Durante o intemperismo, o nióbio, por ser pouco móvel, é mantido no "esqueleto" do mineral. Os oxihidróxidos de ferro e os fosfatos secundários, produtos da alteração do minerais vizinhos, pseudomorfoseiam os grãos de pirocloro alterados e, com o avanço da alteração, geram plasmas com composição complexa.
Dentre outros minerais estudados, têm-se, a magnetita e os oxihidróxidos de ferro resultantes da atuação dos processos supergênicos sobre esse mineral; a niobozirconolita e o quartzo.
Constatou-se que os perfis são isalteríticos na base e aloteríticos nas porções superiores, onde se verificam zonas de dissolução e acumulação absolutas com a formação, principalmente, de plasmas fosfáticos e oxihidróxidos de ferro, que são remobilizados policiclicamente.
Com o estudo comparativo entre o Maciço Alcalino-carbonatítico de Catalão I e alguns outros complexos alcalinos brasileiros, concluiu-se que os pertencentes à Província Alto Paranaíba apresentam tipos litológicos, seqüência evolutiva dos diferentes eventos e mineralizações muito semelhantes, possuindo, também, similaridades na evolução dos processos supergênicos, que promovem a concentração de vários elementos químicos economicamente importantes.

ALTERATIN IN THE CATALÃO I ALKALINE CARBONATITIC MASSIF - BRASIL: MINERALOGIC EVOLUTION

Université de Poitiers, França - IG/UFRGS (cotutela)

DATE OF ORAL PRESENTATION: 1995
TOPIC OF THE THESIS: geochemistry
ADVISOR: Prof. ALAIN DECARREAU; CO-ADVISOR:  Prof. MILTON LUIZ LAQUINTINIE FORMOSO

ABSTRACT

The alkaline-carbonatitic massif of Catalão I has a radiometric age of about 80 Ma and it is situated in the Southeast of Goiás State. These rocks outcrop in an area of 33 square Kilometers and they display a semicircular shape. They are rocks that represent the products of multiple magma injections in schists of the Araxá Group, making up a fenitization.
In the sequence of different events, the first one was related to magmatic origin and genetically to the emplacement of phoscorites and pyroxenites. This phase was followed by a metassomatic event that transformed original olivines into phogopites and introduced in these rocks a niobium mineralization. Afterwards the "mise en place" of carbonatites and hidrotermals processes took place. This event was responsible for phosphate apatitic mineralization and for certain kinds of transformations such as olivines in to serpentines, "bowlingite" and "iddingsite" and perowskites in to anatase. The anatase was also generated by weathering processes.
Subsequently a latter event was responsible for the introduction of quartz (silicite) enriched by secondary phosphates of the plumbogumite group, which contains in its composition rare earth elements with concentrations higher than 10%.
Later, supergenic processes took place and a thick lateritic profile developed (in some place it can reach 100m of thickness). It was related to secondary enrichment of elements as niobium, rare earth, titanium and minerals such as phosphates and vermiculites. The characteristic of this last process is its advanced stage of development, concentrating elements such as Nb, Fe, Ti, Al, Zr, REE, Sr, Ba and P. On the other hand, alkaline and alkaline earth elements were leached from the profile and were formed 2:1 clay minerals, showing a process of patial hydrolyzes.
Taking into account the different minerals that form these rocks, it has emphasized the micromorphological and crystalochemical studies with the intention of understanding the chemical changes related to hydrothermals and weathering processes. In this research a set of techniques were used such as X-ray diffraction (in some cases with microsampling and punctual analysis with linear detector), infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, cartography of chemical elements and oxygen isotopes analysis. Punctual chemical analysis by EDS and WDS and whole rock analysis by X-ray fluorescence, atomic absorption spectroscopy and ICP have been used.
Among the minerals that were investigated, the following ones were important:
- The tetraferriphlogopites. They are related to potassium metassomatism in olivines that are strongly depleted in aluminium. This element is replaced which Fe3+ at the tetrahedrical sites;
- The fluorapatites. They have cpmplex chemical compositions and chemical replacements. These minerals are altered to secondary highly fluor enriched apatites and secondary phosphates that belong to plumbogumite minerals group, normally enriched with REE.;
- The calcium pyrochlore. During the action of supergenic processes, this mineral loses a portion of alkaline and earth alkaline chemical elements from their structural site A and they are hydrated. As the weathering grows, the niobium, a quite immobile element, is attached to the "skeletal" structure of the mineral. The products of weathering of associated minerals in the rock generate iron oxyhidroxides and secondary phosphates that normally migrate to the empty structures of altered pyrochlores, making in the end a pseudomorphose of pyrochlore grains. As the weathering evolved, the sites where there were pyrochlores were completely occupied by plasmas of complex chemical composition.
Besides these minerals, it is common to find the magnetites that have been transformed to oxihydroxides of iron by supergenic processes. Niobozirconolite and quartz are also important.
The profiles are isalterites at the basement and aloterites at the upper portion. Inside the upper aloterite portion, it is possible to see dissolutions and absolute accumulation zones with the formation of phosphatic and iron oxihydroxides plasmas, which are policyclic remobilized.
As the result of a comparative study among the Alkaline-carbonatitic Massif of Catalão I and some other Brazilian alkaline complexes, it was possible to conclude that those associated to Província Alto Paranaiba are quite similar in terms of lithologycal types, evolutive sequence of generation and mineralizations. Also they have similarities of supergenic process evolution, considered as a mechanism that improved the enrichment of some chemical elements economically important.

L'ALTÉRATION DANS LE MASSIF ALCALINO-CARBONATITIQUE DE CATALÃO I - BRÉSIL: EVOLUTION MINERALOGIQUE

Université de Poitiers, França - IG/UFRGS (cotutèle)

DATE DE PRESENTATION: 1995
SUJET DE THÈSE: GÉOCHIMIE
DIRECTEUR DE THÈSE: Prof. ALAIN DECARREAU; CO-DIRECTEUR:  Prof. MILTON LUIZ LAQUINTINIE FORMOSO

RÉSUMÉ

Le massif alcalin-carbonatitique de Catalão I, possède un âge d'environ 80Ma et est situé au Sud-est de l'État de Goiás (Brésil). Ses roches, qui occupent une zone semi-circulaire de 33 km2, sont le produit d'injections multiples qui ont provoqué la fénitisation des schistes du Groupe Araxá.
Dans la séquence des différents évènements, nous distinguons le premier, de nature magmatique, responsable de la genèse des phoscorites e pyroxénites. Cet évènement a étè succedé par une phase métassomatique, qui a transformé les olivines en phlogopites et a minéralisé des roches en niobium. Successivement, nous avons assistons à la mise en place de carbonatites et d'évennements hydrothermaux, responsables de la minéralisation de phosphates apatitiques ainsi que la transformation des olivines en serpentines et "bowlingite", et de perovskites en anatase. L'anatase est également être générée par des processus d'altération météorique.
Un évènement tardif est encore observé, générateur de quartz (silicite) et ayant provoqué l'enrichissement en phosphates secondaires du groupe de la plumbogumite, qui contient des éléments terre-rares avec des teneurs supérieurs a 10%.
L'action des processus supergènes a développé un profil latéritique, par endroits, ayant une épaisseur supérieure à 100m, qui a concentré le niobium, les terre-rares, le phosphate, le titane et la vermiculite. Ces processus sont dans un stade avancé et concentrent principalement Nb, Fe, Ti, Al, Zr, ETR, Sr, Ba et P. Les autres éléments, les alcalins et les alcalino-terreux ont été lixiviés du profil avec formation d'argilo-minéraux du type 2:1 localement, avec des indices d'une hydrolise partielle mais, en général les processus d'altération se trouvent en stade avancé et enrichissent le profil latéritique en ces éléments.
L'étude des différents minéraux a été effectuée par analyse des problèmes micromorphologiques et cristalochimiques, tout en cherchant à accompagner les modifications chimiques résultantes des processus hydrothermaux et d'altération météorique. Pour ce faire, on été réalisées des analyses par diffraction aux rayons X (dans certains cas, sur des microéchantillons avec des analyses de détéction linéaire des points), par spectrométrie infra-rouge, par microscopie électronique à balayage (établissant une cartographie des éléments), des analyses chimiques par EDS, WDS, par fluorescence R-X, par absorption atomique, par ICP et par les isotopes de l'oxygène.
L'étude de l'altération, visant l'établissement de l'évolution minéralogique, a été réalisé sur:
- les tetraferriphlogopites, issues d'un métassomatisme potassique sur les olivines pauvres en aluminium, qui est substitué également par le Fe3+ dans le positions tetraédriques;
- les fluorapatites de composition chimique et substitutions complexes, qui lors de l'altération ont gérées des apatites secondaires plus riches en fluor et des phosphates secondaires du groupe de la plumbogumite, fréquemment riches en ETR;
- les calco-piroclores qui pendant láction des processus supergènes perdent une partíe des éléments alcalin et alcalino-terreux du site A et se hydratent. Pendant l'altération météorique, le niobium est mantenu dans le "squelette" du mineral du à sa faible mobilité. Les oxy-hydroxydes de fer et les phosphates secondaires, produits de l'altération des minéraux environnents, provoquent la pseudomorphose des grains de piroclore altérés et, comme l'altération se poursuit gènèrent des plasmas à compositions complexes.
Ont encore été étudiés la magnétite, les oxy-hydroxydes de fer résultants de l'action de processus supergènes sur la magnétite, la niobozirconolite et le quartz.
Il a été observé que les profils sont isaltéritiques à la base et alotéritiques au sommet. Dans ces portions supérieures il y a des zones de dissolution et accumulation absolues d'élements chimiques, et avec formation prédominante de plasmas phosphatiques et de oxy-hydroxydes de fer, qui sont remobilisés policicliquement.
Une étude comparative entre le massif Alcalin-carbonatitique de Catalão I et autres complexes alcalins brésiliens a été effectué. Il a été conclu que les complexes alcalins de la Province Alto Paranaíba présentent des types litologiques, la séquence évolutive des différents évenèments et des minéralisations très semblables ceux de Catalão I et possèdent également des similitudes dans l'évolution des processus supergènes qui provoquent la concentration de plusieurs éléments chimiques économiquement importants.

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