UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA - INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO N^o 112

MURILO GOMES TORRES

RESUMO
O complexo alcalino-carbonatítico do Barreiro situa-se no Estado de Minas Gerais, no município de Araxá, a aproximadamente 600 Km ao sul de Brasília. A intrusão possui forma semi-circular, com 4.5 Km de diâmetro e constitui, juntamente com os complexos de Catalão I e II, Salitre I e II, Tapira e Serra Negra, um grupo de complexos alcalinos carbonatíticos de idade aproximada de 80 M.A., pertencentes à Província Magmátitca do Alto Paranaíba, posicionados nos metassedimentos da faixa móvel Brasília. O complexo do Barreiro é formado por flogopititos cortados por 'necks', 'plugs' e veios carbonatíticos, veios e diques de apatitito, nelsonito e magnetitito, e veios tardios de barita e silexito. O pirocloro e a apatita são os principais minerais de interesse econômico. Foram caracterizados três tipos de apatita no complexo do Barreiro. O primeiro é fluorapatita magmática (ETR₂O₃~0.8%; SiO₂~0.4%; SrO~1.1%; CaO/P₂O₅~1.3) que ocorre em: a) sovitos sob a forma de agregado de cristais euhédricos a subhédricos; b) nos veios de magnetitito na forma de xenocristais; c) nos veios de apatitito na forma de xenocristais zonados. O segundo tipo é formado por fluorapatita tardi/pós magmática (ETR₂O₃~2.5%; SrO~4.6%; Na₂O~0.4%; CaO/P₂O₅~1.2) que ocorre nos veios de apatitito e nelsonito, formando uma matriz apatítica fina. O terceiro tipo de apatita é carbonato-fluorapatitita de hábito acicular e botrioidal (ETR₂O₃~0.3; SrO~1.0; Al₂O₃~0.3; BaO~0.3; MgO~0.3%; CaO/P₂O₅~1.4), de origem intempérica, sendo formada pela dissolução e reprecipitação do plasma fosfático nos níveis inferiores do perfil de intemperismo.
A ação dos processos exógenos desenvolveu uma cobertura laterítica que varia de alguns metros até 230m de profundidade. Na porção central do complexo o intemperismo provocou o enriquecimento de pirocloro, dando origem a maior reserva de nióbio conhecida até o presente, no mundo. A partir das análises químicas, mineralógicas e pedográficas do perfil de intemperismo, pode-se caracterizar três horizontes distintos: a) o horizonte de rocha fresca é formado por flogopitito, carbonatito e veios e diques de apatitito, nelsonito e magnetitito e veios de barita. As características químicas deste horizonte são: entre 7% e 25% de CO₂, entre 8% e 15% de MgO e CaO/P₂O₅ >2; b) o horizonte saprolítico é subdividido em horizonte saprolítico grosso na base e fino no topo. O horizonte saprolítico grosso é formado por saprólito de flogopitito composto essencialmente por cristais de vermiculita e magnetita, sendo cortados por veios frescos de apatitito e de magnetitito. Fragmentos de rochas carbonatítica e flogopitítica frescas são comuns . CO₂ varia entre 1.5 a 6%, MgO entre 3% e 8% e CaO/P₂O₅ ~1.5. O horizonte saprolítico fino é formado por uma matriz ocre amarelada que torna-se avermelhada em direção ao topo. Caracteriza-se pela ausência de vermiculita e presença de oxi-hidróxidos de ferro (goethita, hematita e magnetita), caolinita, gibbsita, anatásio e veios frescos de apatitito e. CO₂ é ~0.5% e MgO é ~0.5% e SiO₂ varia de 5% a 40%, enquanto o Fe₂O₃ atinge ~35% no topo. Observa-se o comportamento semelhante entre CaO e P₂O₅ e CaO/P₂O₅ é de 1.3, indicando a presença de apatita; c) o horizonte de laterito é formado por uma matriz de coloração avermelhada, com estrutura da rocha preservada, sendo formado por oxi-hidróxidos de ferro, fosfatos secundários do grupo da crandalita, gibbsita, caolinita e anatásio. Fe₂O₃varia entre 45% e 70%, Al₂O₃ varia de 5% a 15%, SiO₂ é ~3% e CaO é ~0.1%. Observa-se comportamento geoquímico semelhante entre Al₂O₃ e P₂O₅ indicando a presença do fosfato secundário. CaO/P₂O₅ é 0.1, mostrando a alteração da apatita. O topo é formando por níveis aluminosos com nódulos de gibbsita e fosfato secundário e um nível de 50cm de espessura de duricrosta de composição hematítica sem a estrutura original da rocha. Aqui ocorre o aumento de Al₂O₃ em relação ao P₂O₅, indicando o aumento de minerais aluminosos como gibbsita.
A silicificação observada no complexo do Barreiro é em grande parte hidrotermal, caracterizada pelos veios de silexito. Observa-se silicificação intempérica no manto de intemperismo devido à dissolução e transporte de sílica dos níveis superiores do perfil e reprecipitação nos horizontes inferiores, preenchendo vazios do saprolito. A formação da jazida de minério apatítico está relacionada com o enxame de diques e veios de apatitito e o posterior intemperismo diferencial, no horizonte saprolítico fino, que desestabilizou os carbonatos e a flogopita e preservou os veios de apatitito e nelsonito no horizonte saprolítico

ABSTRACT
The Barreiro Alkaline Carbonatitic Complex is located in the Minas Gerais State, Araxá district, about 600 Km south of Brasília. It is a semicircular intrusion with 4.5 Km in diameter. Barreiro, Catalão I and II, Salitre, Tapira, and Serra Negra are all carbonatite-bearing completes that belong to the Alto Paranaíba Magmatic Province, intrusive in the Brasília Mobile Belt. The Barreiro Complex is cornposed of phlogopitite intruded by carbonatite (necks, plugs, and veins), apatitite, nelsonite, and magnetitite (these as veins and dikes), and by silexite and barite veins. Pyrochlore and apatite are the most important ore minerais in the complex. There are three types of apatite. The first is a magmatic fluorapatite (ETR₂O₃~0.8%; SiO2-0.8%; SrO~1.1%; CaO/P₂O₅-1.3) that occurs as euhedral to subhedral aggregate crystals in sovites, as xenocrysts in magnetitites, and as zoned xenocrysts ln apatitites. The second apatite type is a late/post-magmatic fluorapatite (ETR₂O₃~2.5%; SrO~4.6%; Na₂O~0.4%; CaO/P₂O₅~1.2) that occur in apatitite and nelsonite as a matrix of very fine crystals. The third type is an acicular and botryoidal carbonate-fluorapatlte (ETR₂O₃-0.3%; SrO~1.0%; Al₂O₃~0.3%; BaO~0.3%; MgO~0.3%; CaO/P₂O₅~1.4) formed by supergenic dissolution and reprecipitation of a phosphate plasma in lower levels of the weathered mantle.
Exogenetic processes have developed a lateritic profile which varies from few meters down to 23Om deep. These processes also gave rise to the world-largest niobium deposit that occurs in the central portion of the complex. The weathering profile is subdivided in three horizons based on chemical, mineralogical, and pedographical features: a) the fresh-rock horizon is composed of phlogopitite, dikes and veins of carbonatite, apatitite, nelsonite and magnetitite, and barite veins. Chemically it is characterized by CO2 varies from 7wt% to 25wt%, MgO varies from 8wt% to l5wt% and CaO/P₂O₅ >2; b) a saprolitic horizon sub-divided into a coarse horizon at the base and a fine one at the top. The coarse horizon is composed of phlogopitite saprolite (vermiculite and magnetite) and fresh apatitite, nelsonite, and magnetitite dikes and veins. Not weathered carbonatite and phlogopitite fragments are frequent. CO2 varies from I.5wt% to 6wt%, MgO varies from 3wt% to 8wt% and CaO/P₂O₅ I.5. The fine saprolitic horizon contains a brownish yellow matrix that becomes reddish towards the top. This horizon is characterized by the absence of vermiculite and the presence of iron oxi-hydroxides (goethite, hematite, and magnetite), kaolinite, anatase, gibbsite, and fresh apatitite veins. CO2 is ~0.5wt%, MgO -O.5wtO/o, and SiO2 varies from 5wt% to 40wt,%, while Fe₂O₃ riches up to ~35wt%. CaO and P₂O₅ display a similar behavior with CaO/P₂O₅ = 1.3 indicating the presence of apatite; c) the laterite horizon is composed of a reddish matrix with the original rock structure still preserved and contains iron oxi-hydroxides, secondary phosphates (crandalite group), gibbsite, kaolinite, and anatase. Fe₂O₃ Varies from 45wt% to 70wt%, Al₂O₃ varies from 5wt% up to -l5wt%, SiO₂ is ~3wt%, and CaO is ~0.1wt%. Al₂O₃ and P₂O₅ display a similar behavior indicating the presence of secondary phosphates. CaO/P₂O₅ is 0.1 as the result of apatite alteration. its uppermost portion is composed of AI-rich levels with gibbsite and secondary phosphate nodules and a hematitic duricrust (5Ocm) without rock structure. In this portion Al₂0₃ increases faster than P₂O₅ due to an increase in the content of Al-bearing minerals, as gibbsite.
Silexite veins in the Barreiro Complex are the result of hydrothermal process. Besides that silica is dissolved and transported during weathering from upper to lower levels, filling voids in the saprolite. The genesis of the apatite deposit resulted from the intrusion of a swarm of nelsonite and apatitite dikes and veins and the later differential weathering in the fine saprolitic horizon where carbonate and phlogopite were transformed and apatite preserved.