Depósitos de bens minerais em kimberlitos, lamproítos, carbonatitos e rochas alcalinas
Ouro Preto, dezembro de 2010
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Introdução
Kimberlitos e carbonatitos são rochas relacionadas a rochas alcalinas, de afinidade máfica. Como partilham características características são consideradas consideradas como uma entidade (clã).
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Kimberlito é uma rocha ígnea ultramáfica ultrabásica e potássica, dominada por olivina e outras fases do manto (flogopita, piroxênio, granada e espinélio, com variedade de elementos traços), que incluem diamante. É conhecido como a mais importante rocha que contém diamante. Ocorre na crosta terrestre em uma estrutura vertical ( pipe kimberlítico) que é a fonte mais importante de diamante conhecida.
Carbonatito é uma rocha félsica granular, que consiste de calcita, dolomita, ankerita ou outros carbonatos, com apatita subordinada (minério para fósforo, P), magnetita e silicatos ricos em álcalis. É uma rocha ígnea intrusiva. i ntrusiva.
Exemplo de textura de kimberlito – fácies fácies magmática
Texturas vulcanoclásticas com macrocristais macrocristais e fenocristais de olivina imersos em matriz de granulação muito fina.
Lamproítos Lamproítos são rochas vulcânicas ultrapotássicas derivadas do manto. Os lamproítos são pobres em CaO, Al2O3, Na2O, ricos em MgO e são muito ricos em elementos incompatíveis. A posição geográfica dos lamproítos não está bem definida. Sua expressão volumétrica é insignificante. Em geral, são corpos muito pequenos. Ocorrem desde o arqueano, exemplos do Oeste da Austrália, até o paleozóico, no sul da Espanha. A estrutura vulcânica é em diatremas ou, em geral, afloram como cones cilíndricos. A maior mina de diamante encontrada em todos os tempos, localiza-se no lamproíto Argyle (Austrália).
Distribuição mundial de kimberlitos e lamproítos
Distribuição mundial de crátons e ocorrências de diamante
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Forma Geralmente, ocorrem como corpos do tipo “plug ” ou
charuto. Alguns carbonatitos formam soleiras em seção. Kimberlitos são mais caracterizados como diatremas, formando um cone invertido. Kimberlitos não excedem centenas de metros em diâmetro (300-400m). Na maioria, são muito menores. Carbonatitos são em geral cilíndricos e mostram pouca mudança na forma com a profundidade. Os carbonatitos podem, em profundidade, ter fácies ultramáficas, como em Palabora (África do Sul) e Santa Fé de Goiás (GO). Muitos tem diâmetros de dezenas de quilômetros, mas os mais produtivos tem, comumente, só uns poucos quilômetros de diâmetro.
Forma das Intrusões Carbonatíticas Basicamente, os carbonatitos tem formas elípticas. Formas circulares simples ou plugs ovais, com ou sem rochas intrusivas alcalinas são dominantes e constituem 45% dos depósitos conhecidos no mundo. 6 Lagos é o maior depósito carbonatítico no mundo, com uma reserva de Nb de 2.898 Mt, localizado no NW do estado do Amazonas.
Esquema que mostra a estruturação interna e as litologias que compõem os complexos alcalinos, que podem conter os carbonatitos. Estes associam-se geneticamente a rochas silicatadas da série ijolito-melteigito. Ocorrem em complexos vulcânicos e plutônicos ovalados, com dimensões pequenas, geralmente com menos de 2 km de diâmetro, O esquema mostra, também, os níveis estruturais nos quais afloram aguns carbonatitos mais conhecidos.
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Distribuição
Kimberlitos e carbonatitos ocorrem em ambientes continentais (cratônicos) e variam, em idade, do Neoarqueano ao Recente. A maior concentração está em rochas do Mesozóico. Carbonatitos e kimberlitos tem sido encontrados em todos continentes. A maior concentração está ao longo do sistema de “rift ” do Leste Africano. “Pipes” diamantíferos também ocorrem na América do Norte no Arkansas e Wyoming-Colorado. Os carbonatitos em Mountain Pass (Califórnia) e Magnet Cove (Arkansas) tem sido grandes produtores de bens minerais diferentes.
CPRM
ANP
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MAPA AEROMAGNÉTICO DO BRASIL INTENSIDADE MAGNÉTICA TOTAL
A R V A L A D O Ã Ç U L O V E
Craton de São Francisco
85 Ma Província Ígnea do Alto Paranaíba
Bacia do Paraná
40 Ma
10 Ma 1 Ma
Bacia Sanfranciscana (lavas)
Catalão
Serra Negra Salitre Faixa Brasília Bacia do Paraná
Araxá
Tapira
Craton do São Francisco
TODAS ANOMALIAS COM HALOS AZUIS S O AFLORANTES. OU QUASE !!!!!!
IMAGEM AEROMAGNETOMÉTRICA DOS DOMOS SERRA NEGRA E SALITRE.
O T A F S O F E D A D I Z A J A D E S O T I T A N O B R A C S O D E S E N E G
Catalão II Catalão I
Araguari
Serra Negra Patrocínio
Uberlândia
Salitre I e II
Araxá Barreiro Tapira
Explosão kimberlítica que amostrou e trouxe à superfície xenólitos mantélicos profundos.
Diagrama esquemático de um diatrema kimberlítico (chaminé) e maar (cratera vulcânica subjacente, rodeada por um cordão de tufos) Segundo Nixon (1980)
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Rochas hospedeiras
As rochas hospedeiras para kimberlitos podem ser altamente variáveis. A maior densidade de “pipes” de kimberlitos ocorre em áreas dominadas por rochas ígneas alcalinas, em geral tufos vulcânicos. Fragmentos de rochas hospedeiras são comuns nos “pipes” de kimberlitos, seguido tendo sido deslocados por vários quilômetros com pouca alteração.
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Carbonatitos são muito mais restritos em associação. Eles representam representam a fase final de atividade ígnea alcalina e são parte de complexo complexo ígneo de sienitos iniciais, iniciais, nefelinitos tardios, basanitos e intrusivas alcalinas bizarras bizarras (foskorito e glimerito). Todas rochas do complexo são insaturadas em sílica (rochas básico-ultrabásicas), básico-ultrabásicas), com feldspatóides feldspatóides e olivina como fases minerais comuns.
Idade dos depósitos minerais associados a carbonatitos carbonatitos
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Alteração Alteração
Kimberlitos são livres de assembléias assembléia s de alteração. Serpentinização Serpentinização é comum em ambientes próximos próximos a superfície. Esta alteração é da água meteórica. A ausência de alteração é mais notória, pois kimberlitos são representantes representantes de rochas do manto que foram posicionadas na crosta superior. Carbonatitos são caracterizados caracterizados por fenitização fenitização (processo de metassomatismo alcalino) que altera os plagioclásios para K-feldspato e piroxênios piroxênios e anfibólios a equivalentes ricos em Na ou feldspatóides. O resultado do processo de alteração alteração produz uma rocha hospedeira hospedeira com mineralogia similar a do complexo intrusivo.
Fotografias das principais estruturas vulcanoclásticas dos kimberlitos Ekati (Canadá): (a, b) fácies cratera dos kimberlitos Fox e Panda, respectivamente; (c) olivina-kimberlito, estratificado (inferior) e maciço (superior) (Panda); (d) olivina-kimberlito estratificado (Panda); (e) kimberlito tufáceo (Fox); (f) brecha-tufáceakimberlítica (Fox); (g) kimberlito vulcanoclástico primário (Koala).
Mapa gravimétrico do Cráton São Francisco
Mapa aeromagnético do Cráton São Francisco
Depósitos minerais relacionados a rochas alcalinas e carbonatitos •
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Rochas ígneas com >50% de carbonatos (calcita + dolomita + variedades de Fe-carbonato ± diopsídio ± Na-piroxênio ± anfibólios ± flogopita ± apatita ± olivina) na composição modal. Rochas intrusivas comumente associadas à complexos de rochas alcalinas. Podem ocorrer como derrames e rochas piroclásticas. Pipes (3-4 km de diâmetro), diques, sills, plugs. Complexos carbonatíticos são intrusivos em áreas cratônicas pré-cambrianas. Idade: mais abundantes a partir do Mesozóico.
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Depósitos minerais
O único mineral nos kimberlitos é o diamante que, em média, tem menos que 0,0.000.025% em típico kimberlito diamantífero. Diamantes são divididos em qualidade gema e industriais, baseados em tamanho e claridade. A maioria dos diamantes (>90%) é industrial e muitos “pipes” de diamantes produzem só diamantes industriais. Principais minerais em carbonatitos: são calcita e dolomita; raro são recuperados. A barita é muito comum e ocasionalmente recuperada. Em geral, apatita, magnetita, carbonatos e fosfatos de elementos terras raras (ETR), e minerais de urânio(U) e tório(Th) e sulfetos são recuperados como subprodutos após as “commodities”.
Depósitos minerais associados à carbonatitos •
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Nb, Ta, ETR, fosfatados e Cu: carbonatitos contêm a maioria das reservas e contribuem com parte significativa da produção mundial. Mineralogia de minério: pirocloro (Nb)+ apatita (CaPO4) + anatásio + columbitatantalita (Nb,Ta) ± zircão ± magnetita → minério disseminado, veio ou de substituição. Originam-se pela imiscibilidade/ cristalização fracionada de magmas alcalinos ricos em voláteis.
Exemplos de depósitos minerais associados à carbonatitos •
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Depósitos Magmáticos: Palabora (apatita, África do Sul) Mountain Pass (ETR, USA) Veios/substituição Bayan Obo (ETR, China) Fen (Fe, Noruega) Palabora ( Cu, vermiculita, apatita, África do Sul) Amba Dongar (fluorita, Índia) Residuais (Intemperismo) Araxá, Catalão, Tapira, Montes Claros (Nb, P, ETR, Ti e Ni, Brasil) Cargil e Martinson Lake (P, Canadá)
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Alguns usos para METAIS DE TERRAS RARAS
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Cerium é usado em vidro de absorção ultravioleta e “flints” mais leves. Lantâneo, samário e gadolíneo são usados para
absorção de infravermelho em vidro, aumentando o índice refrativo do vidro e controles de temperatura de fornos de microndas. Neodímeo é usado para absorver luz ultravioleta e com cério para descolorir vidro. Praseodímeo é usado para agente de coloração em vidro quando o índice de refração não deve mudar. Európio é usado extensamente para o fósforo vermelho em tubos de televisão.
Depósitos de Nb-ETR associados a carbonatitos
Depósitos de Carbonatitos no Brasil •
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1 - Complexo Carbonatítico do Barreiro - Araxá (MG): Nb 2 – Complexo Carbonatítico de Tapira (MG): P 3 – Complexos alcalino-carbonatíticos de Catalão (GO): P; e Montes Claros: Ni laterítico. 4 – Complexo Alcalino Carbonatítico de Jacupiranga (SP): P e Ca 5 - Complexo Carbonatítico de Angico dos Dias (BA) : P 6 – Complexo Carbonatítico de 6 Lagos (AM): Nb
CONTROLE LITO-ESTRUTURAL
Esquema de uma intrusão carbonatítica associada a um complexo alcalino
Localização dos principais conjuntos de rochas alcalinas existentes no Brasil
Contexto geológico O contexto geológico dos depósitos carbonatíticos é caracterizado pelos aspectos: contexto tectônico; associação espacial com as rochas encaixantes; forma da intrusão carbonatítica; e, a área ocupada pelos carbonatitos. Contexto tectônico A maioria dos depósitos carbonatíticos estão localizados em plataformas continentais estáveis. Neste contexto estrutural, os carbonatitos confinam-se em províncias magmáticas alcalinas, controladas por sistemas de falhas profundas em riftes intracontinentais.
Complexo alcalino de Poços de Caldas •
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Depósito de U-Mo-Zr(Al); 800 km2; 87-60 Ma; Predomínio de lavas, tufos e brechas; Não são conhecidas rochas de composição carbonatítica; Depósito de Usamu Utsumi: 26.800t U3O8
Associação com a pluma de Trindade?
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Gênese
Kimberlitos e carbonatitos parecem partilhar várias características genéticas: estão associados com “rifts” continentais; tem idades similares; ocorrem próximos a rochas alcalinas; mostram alta pressão parcial de CO2.
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Características de Carbonatitos e Kimberlitos Variam em idade do Proterozóico ao Fanerozóico. Na maioria, são do Fanerozóico. Alta pCO2 é sugerida por calcita (carbonatitos) e diamante (kimberlitos). Associação íntima com rifteamento continental (ex.: Sistema de rift do Leste Africano). Xenolitos sugerem uma origem do manto, mas contaminação crustal substancial deve ocorrer.
Vulcanismo crustal Fragmentos de crosta Pluma mantélica Astenosfera
Fonte de material quente
Calor conduzido para vizinhanças
Fonte de material resfriado
Cauda da pluma
Crosta
Manto Astenosfera
Núcleo
Fusão parcial do manto com geração de magma 120 KM Peridotito Si, Fe, Al, Mg, K, Ti
Crosta
P, Nb, Ca, Mg, Tr
Milhares de metros de erosão em 85 milhões de anos
Minério oxidado
Carbonatito
Figure 19-20b. Hypothetical cross section of an Archean craton with an extinct ancient mobile belt (once associated with subduction) and a young rift. The low cratonal geotherm causes the graphite-diamond transition to rise in the central portion. Lithospheric diamonds therefore occur only in the peridotites and eclogites of the deep cratonal root, where they are then incorporated by rising magmas (mostly kimberlitic- “K”). Lithospheric orangeites (“O”) and some lamproites (“L”) may also scavenge diamonds. Melilitites (“M”) are generated by more extensive partial melting of the asthenosphere. Depending on the depth of segregation they may contain diamonds. Nephelinites (“N”) and associated carbonatites develop from extensive partial melting at shallow depths in rift areas. After Mitchell (1995) Kimberlites, Orangeites, and Related Rocks. Plenum.
FIM OBRIGADO
Mina de Palabora, África do Sul
Mina de Cu(+vermiculita+badeleíta):
[email protected]%Cu
Carbonatito Oldoinyo Lengai
Kimberlitos Ekati e Diavik
Mina de Diamante Ekati
Diamante produzido em Ekati (A) Colourless flat-faced octahedra from Fox. Note the imperfect termination on the lower right crystal. (B) Colourless flat-faced octahedron from Fox, showing imperfect crystal terminations (C) Light brown octahedra from Grizzly. The left diamond is brown at the rim and colourless in the core (D) Colourless step-faced octahedron from Koala. (E) Colourless macles (contact twinned octahedra) from Fox. (F) Brown step-faced octahedron from Misery. (G) Dark brown octahedron from Koala. (H) Grey-coated flat-faced octahedron from Panda. (I) Remnant grey-coated flat-faced octahedron from Panda. The coat has been sufficiently resorbed at the edges and corners so as to reveal windows into a colourless interior (J) Translucent lemon yellow cube from Sable (K) Black, pale grey and dark grey (left to right) opaque cubes from Grizzly (L) Colourless cubo-octahedra from Piranha. The diamonds have a translucent core and partly transparent rims (M) Light brown rounded resorbed dodecahedron from Fox with relic octahedral surface features (N) Colourless dodecahedron from Koala (O) Light brown dodecahedron with well developed curvilinear faces from Misery. (P) Dark brown rutted and rounded dodecahedron from Misery.
Mina de Diamante Argyle
Mina de Diamante Argyle
