UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA - INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO N^o253

PEDRO FILIPE DE OLIVEIRA CORDEIRO

RESUMO    

O Complexo Carbonatítico-Foscorítico de Catalão I é parte da Província Ígnea do Alto Paranaíba (PIAP) e consiste de um corpo intrusivo formado por rochas da série-bebedourítica (piroxenitos) na borda, e das séries carbonatíticas e foscoríticas no centro. As rochas da série-foscorítica apresentam apatita, magnetita e silicatos magnesianos (flogopita e/ou olivina) e se subdividem em foscoritos (P1), e nelsonitos ricos em apatita (P2) e magnetita (P3). P2 e P3 hospedam a mineralização de Nb+P+Fe do Complexo de Catalão I. Dolomita carbonatito (DC) ocorre associado com P2 e P3 formando associações de carbonatito-foscorito. A composição da mica muda de flogopita em P1 para núcleos de flogopita com bordas de tetra-ferriflogopita em P2 até tetra-ferriflogopita em P3 e DC, similar ao decréscimo de Al observado em micas de foscoritos de outros complexos. Apesar de todas as unidades apresentarem apatitas enriquecidas em ETR, as de P1 são ricas em Si enquanto as de P2, P3 e DC são enriquecidas em Sr. Núcleos de apatita e flogopita mostram uma tendência composicional consistente com a evolução de P1 para DC, corroborando com as variações observadas nos elementos maiores. Relações núcleo-borda de cristais, por sua vez, são mais complexas e evidenciam que a extração de DC em P2 foi menos expressiva quando comparada com a ocorrida em P3. Dolomita primária em DC contém alto-Sr e apresenta-se límpida e coesa, enquanto a secundária ocorre como cristais turvos e friáveis com baixo-Sr. Em termos de isótopos de carbono e oxigênio, enquanto os carbonatos primários apresentam assinatura ígnea, os carbonatos secundários têm δ¹⁸O_SMOW mais alto e não apresentam variações significativas em δ¹³C_PDB. Além disso, os carbonatos preservam também indicativos de desgaseificação, alteração por fluidos de baixa temperatura e hidrotermais. Pirocloro ocorre em P2, P3 e DC, e origina um trend composicional ígneo de pirocloros enriquecidos em Ca para enriquecidos em Na. Observa-se também um trend de alteração, marcado pela substituição de Ca-Na por Ba, culminando com a formação de bariopirocloro. ETR normalizados à composição do magma primitivo (flogopita-picrito) mostram padrões tetrad tipo-M em rochas foscoríticas e o padrão complementar, tipo-W, nos bebedouritos, sugerindo que os dois grupos estão relacionados entre si por imiscibilidade de líquidos a partir de um magma parental silico-carbonatado. Padrões normalizados de ETR entre rochas da série-foscorítica e DC são paralelos e sugerem que a associação em pares carbonatito-foscorito é gerada por filter pressing. A dissolução dos bolsões de DC e a conseqüente geração de porosidade secundária permitiram o enriquecimento residual do depósito primário de nióbio associado aos nelsonitos, em função da formação de solos profundos e ricos em minerais resistentes ao intemperismo, dentre eles o bariopirocloro. A ocorrência de rochas ferro-fosfáticas de origem ígnea em Catalão I demonstra a existência de magmas de composição semelhante e sugere que rochas com apatita e óxidos de ferro em outros ambientes geológicos podem ter sido geradas por cristalização de magmas ferro-fosfáticos.

PEDRO FILIPE DE OLIVEIRA CORDEIRO

PETROLOGY AND METALLOGENESIS OF THE NIOBIUM PRIMARY DEPOSIT OF THE CATALÃO I CARBONATITIC-PHOSCORITIC COMPLEX, STATE OF GOIÁS

ABSTRACT

The Catalão I carbonatite-phoscorite complex is part of the Alto Paranaíba Igneous Province (APIP) and consists of a multi-intrusion body zoned from bebedourite-(piroxenite)-series rocks in the border to carbonatite- and phoscorite-series rocks in the core. The phoscorite-series rocks consist of apatite, magnetite and a Mg-silicate (phlogopite or olivine) and were subdivided into early-stage, olivine-bearing (P1) and more evolved, olivine-lacking rocks, dominated either by apatite (P2) or magnetite (P3). P1 rocks are typical phoscorites, whereas P2 and P3 are petrographically classified as nelsonites. These latter two units host the Nb+P+Fe mineralization of the Catalão I Complex. Dolomite carbonatite (DC) occurs in association with both P2 and P3, forming paired phoscorite-carbonatite sets, and may also be mineralized in niobium, though at lower grade and volume. Mica composition changes from phlogopite in P1 through phlogopite cores with tetra-ferriphlogopite rims in P2 to tetra-ferriphlogopite in P3 and DC, which is similar to the Al-depletion seen in micas in phoscorites from the Kovdor and Sokli complexes, in the Kola Peninsula. Apatite from P1 is enriched in Si, whereas those from P2, P3, and DC are Sr-rich. Core compositions from both apatite and phlogopite crystals show a composition trend which is consistent with evolution from P1 to DC, further supported by composition variations in whole-rock major oxides. Core-to-rim relationships, on the other hand, are more complex and show that the DC extraction from P2 is less expressive compared to that of P3. Primary carbonate in DC has high-Sr and is clear and cohesive, whilst secondary carbonate occurs as turbid brittle crystals with low-Sr. The C-O isotopes show that whereas the primary carbonate is igneous, secondary carbonate has higher δ¹⁸O_SMOW and no variation in the δ¹³C_PDB. Furthermore, DC carbonates also indicates degassing, hydrothermal and meteoric alteration events. P2, P3 and DC pyrochlore points to an igneous trend from Ca-rich toward Na-rich pyrochlore. The substitution of Ca-Na by Ba defines the alteration trend toward the bariopyrochlore composition. REE normalized to the primitive magma composition (phlogopite-picrite) show M-type tetrad patterns in phoscoritic-rocks and the mirrored W-type in bebedourites, suggesting that the two groups are related by liquid immiscibility from a common, parental carbonated-silicate magma. Normalized parallel REE patterns between phoscorites and DC suggest that the carbonatite-phoscorite sets are generated by filter pressing. The dissolution of the DC pockets and the generation of secondary porosity allowed the residual enrichment of niobium over the primary niobium deposit related to nelsonites. The weathering originated thick soils with resistant minerals enrichment, as bariopyrochlore, thus forming the residual higher-niobium grade deposit. The occurrence of igneous iron-phosphate rocks supports the existence of magmas of similar composition in Catalão I and suggests that iron-oxide-apatite rocks from other geological settings can be generated by crystallization of iron-phosphate magmas.