Depsitos de bens minerais em kimberlitos, lamprotos, carbonatitos

e rochas alcalinas

Ouro Preto, dezembro de 2010

Introduo Kimberlitos e carbonatitos so rochas relacionadas a rochas alcalinas, de

afinidade mfica. Como partilham caractersticas so consideradas como uma entidade (cl).

Kimberlito uma rocha gnea ultramfica ultrabsica e potssica, dominada

por olivina e outras fases do manto (flogopita, piroxnio, granada e espinlio, com variedade de elementos traos), que incluem diamante. conhecido como a mais importante rocha que contm diamante.

Ocorre na crosta terrestre em uma estrutura vertical (pipe kimberltico) que a fonte mais importante de diamante conhecida.

Carbonatito uma rocha flsica granular, que consiste de calcita, dolomita, ankerita ou outros carbonatos, com apatita subordinada (minrio para fsforo, P), magnetita e silicatos ricos em lcalis. uma rocha gnea intrusiva.

Exemplo de textura de kimberlito fcies magmtica

Texturas vulcanoclsticas com macrocristais e fenocristais de olivina

imersos em matriz de granulao muito fina.

Lamprotos Lamprotos so rochas vulcnicas ultrapotssicas derivadas do manto. Os lamprotos so pobres em CaO, Al2O3, Na2O, ricos em MgO e so muito ricos em elementos incompatveis. A posio geogrfica dos lamprotos no est bem definida. Sua expresso volumtrica insignificante. Em geral, so corpos muito pequenos. Ocorrem desde o arqueano, exemplos do Oeste da Austrlia, at o paleozico, no sul da Espanha. A estrutura vulcnica em diatremas ou, em geral, afloram como cones cilndricos. A maior mina de diamante encontrada em todos os tempos, localiza-se no lamproto Argyle (Austrlia).

Distribuio mundial de kimberlitos e lamprotos

Distribuio mundial de crtons e ocorrncias de diamante

Forma Geralmente, ocorrem como corpos do tipo plug ou

charuto. Alguns carbonatitos formam soleiras em seo. Kimberlitos so mais caracterizados como diatremas,

formando um cone invertido. Kimberlitos no excedem centenas de metros em

dimetro (300-400m). Na maioria, so muito menores. Carbonatitos so em geral cilndricos e mostram

pouca mudana na forma com a profundidade. Os carbonatitos podem, em profundidade, ter fcies

ultramficas, como em Palabora (frica do Sul) e Santa F de Gois (GO). Muitos tem dimetros de dezenas de quilmetros, mas os mais produtivos tem, comumente, s uns poucos quilmetros de dimetro.

Forma das Intruses Carbonatticas Basicamente, os carbonatitos tem formas elpticas. Formas circulares simples ou plugs ovais, com ou sem rochas intrusivas alcalinas so dominantes e constituem 45% dos depsitos conhecidos no mundo. 6 Lagos o maior depsito carbonattico no mundo, com uma reserva de Nb de 2.898 Mt, localizado no NW do estado do Amazonas.

Esquema que mostra a estruturao interna e as litologias que compem os complexos alcalinos, que podem conter os carbonatitos. Estes associam-se geneticamente a rochas silicatadas da srie ijolito-melteigito. Ocorrem em complexos vulcnicos e plutnicos ovalados, com dimenses pequenas, geralmente com menos de 2 km de dimetro, O esquema mostra, tambm, os nveis estruturais nos quais afloram aguns carbonatitos mais conhecidos.

Distribuio

Kimberlitos e carbonatitos ocorrem em ambientes continentais (cratnicos) e variam, em idade, do Neoarqueano ao Recente.

A maior concentrao est em rochas do Mesozico. Carbonatitos e kimberlitos tem sido encontrados em todos continentes. A maior concentrao est ao longo do sistema de rift do Leste Africano.

Pipes diamantferos tambm ocorrem na Amrica do Norte no Arkansas e Wyoming-Colorado.

Os carbonatitos em Mountain Pass (Califrnia) e Magnet Cove (Arkansas) tem sido grandes produtores de bens minerais diferentes.

CPRM ANP MAPA AEROMAGNTICO DO BRASIL INTENSIDADE MAGNTICA TOTAL

PROVNCIAS ALCALINAS BRASILEIRAS

EV

OLU

O D

A L

AV

RA

MAPA DE OCORRNCIA DOS CARBONATITOS BRASILEIROS

85 Ma

40 Ma

1 Ma

10 Ma

LOCALIZAO DAS PROVNCIAS

Bacia do Paran

Craton de So Francisco

Provncia gnea do Alto Paranaba

PROVNCIA GNEA DO ALTO PARANABA

Catalo

Arax

Tapira

Bacia do Paran

Serra Negra

Salitre

Bacia Sanfranciscana (lavas)

Faixa Braslia

Craton do So Francisco

PROVNCIA GNEA DO ALTO PARANABA

TODAS ANOMALIAS COM HALOS AZUIS SO AFLORANTES.

OU QUASE !!!!!!

IMAGEM

AEROMAGNETOMTRICA DOS DOMOS SERRA NEGRA E SALITRE.

IMAGEM SATELITE DA PROVINCIA DO ALTO PARANABA

GE

NE

SE

DO

S C

AR

BO

NA

TIT

OS

E D

A J

AZ

IDA

DE

FO

SFA

TO

Patrocnio

Serra Negra

Salitre I e II

Arax

Barreiro

Catalo I

Catalo II

Araguari

Uberlndia

Tapira

Exploso kimberltica que amostrou e trouxe superfcie xenlitos mantlicos profundos.

Diagrama esquemtico de um diatrema kimberltico (chamin) e

maar (cratera vulcnica subjacente, rodeada por um cordo de tufos)

Segundo Nixon (1980)

Rochas hospedeiras

As rochas hospedeiras para kimberlitos podem ser altamente variveis.

A maior densidade de pipes de kimberlitos ocorre em reas dominadas por rochas gneas alcalinas, em geral tufos vulcnicos.

Fragmentos de rochas hospedeiras so comuns nos pipes de kimberlitos, seguido tendo sido deslocados por vrios quilmetros com pouca alterao.

Carbonatitos so muito mais restritos em associao.

Eles representam a fase final de atividade gnea alcalina e so parte de complexo gneo de sienitos iniciais, nefelinitos tardios, basanitos e intrusivas alcalinas bizarras (foskorito e glimerito).

Todas rochas do complexo so insaturadas em slica (rochas bsico-ultrabsicas), com feldspatides e olivina como fases minerais comuns.

Idade dos depsitos minerais associados a carbonatitos

Alterao Kimberlitos so livres de assemblias de alterao.

Serpentinizao comum em ambientes prximos a superfcie. Esta alterao da gua meterica.

A ausncia de alterao mais notria, pois kimberlitos so representantes de rochas do manto que foram posicionadas na crosta superior.

Carbonatitos so caracterizados por fenitizao (processo de metassomatismo alcalino) que altera os plagioclsios para K-feldspato e piroxnios e anfiblios a equivalentes ricos em Na ou feldspatides.

O resultado do processo de alterao produz uma rocha hospedeira com mineralogia similar a do complexo intrusivo.

Fotografias das principais estruturas vulcanoclsticas dos kimberlitos Ekati (Canad): (a, b) fcies cratera dos kimberlitos Fox e Panda, respectivamente; (c) olivina-kimberlito, estratificado (inferior) e macio (superior) (Panda); (d) olivina-kimberlito estratificado (Panda); (e) kimberlito tufceo (Fox); (f) brecha-tufcea-kimberltica (Fox); (g) kimberlito vulcanoclstico primrio (Koala).

Mapa gravimtrico do Crton So Francisco

Mapa aeromagntico do Crton So Francisco

Rochas gneas com >50% de carbonatos (calcita + dolomita + variedades de Fe-carbonato diopsdio Na-piroxnio anfiblios flogopita apatita olivina) na composio modal.

Rochas intrusivas comumente associadas complexos de rochas alcalinas. Podem ocorrer como derrames e rochas piroclsticas.

Pipes (3-4 km de dimetro), diques, sills, plugs. Complexos carbonatticos so intrusivos em

reas cratnicas pr-cambrianas. Idade: mais abundantes a partir do Mesozico.

Depsitos minerais relacionados a rochas alcalinas e carbonatitos

Depsitos minerais O nico mineral nos kimberlitos o diamante que, em

mdia, tem menos que 0,0.000.025% em tpico kimberlito diamantfero.

Diamantes so divididos em qualidade gema e industriais, baseados em tamanho e claridade. A maioria dos diamantes (>90%) industrial e muitos pipes de diamantes produzem s diamantes industriais.

Principais minerais em carbonatitos: so calcita e dolomita; raro so recuperados.

A barita muito comum e ocasionalmente recuperada. Em geral, apatita, magnetita, carbonatos e fosfatos de elementos terras raras (ETR), e minerais de urnio(U) e trio(Th) e sulfetos so recuperados como sub-produtos aps as commodities.

Depsitos minerais associados carbonatitos

Nb, Ta, ETR, fosfatados e Cu: carbonatitos contm a maioria das reservas e contribuem com parte significativa da produo mundial.

Mineralogia de minrio: pirocloro (Nb)+ apatita (CaPO4) + anatsio + columbita-tantalita (Nb,Ta) zirco magnetita minrio disseminado, veio ou de substituio.

Originam-se pela imiscibilidade/ cristalizao fracionada de magmas alcalinos ricos em volteis.

Exemplos de depsitos minerais associados carbonatitos

Depsitos Magmticos: Palabora (apatita, frica do Sul) Mountain Pass (ETR, USA) Veios/substituio Bayan Obo (ETR, China) Fen (Fe, Noruega) Palabora ( Cu, vermiculita, apatita, frica do Sul) Amba Dongar (fluorita, ndia) Residuais (Intemperismo) Arax, Catalo, Tapira, Montes Claros (Nb, P, ETR, Ti e Ni,

Brasil) Cargil e Martinson Lake (P, Canad)

Alguns usos para METAIS DE TERRAS RARAS Cerium usado em vidro de absoro ultravioleta e

flints mais leves. Lantneo, samrio e gadolneo so usados para

absoro de infravermelho em vidro, aumentando o ndice refrativo do vidro e controles de temperatura de fornos de microndas.

Neodmeo usado para absorver luz ultravioleta e com crio para descolorir vidro.

Praseodmeo usado para agente de colorao em vidro quando o ndice de refrao no deve mudar.

Eurpio usado extensamente para o fsforo vermelho em tubos de televiso.

Depsitos de Nb-ETR associados a carbonatitos

Depsitos de Carbonatitos no Brasil

1 - Complexo Carbonattico do Barreiro - Arax (MG): Nb

2 Complexo Carbonattico de Tapira (MG): P 3 Complexos alcalino-carbonatticos de Catalo

(GO): P; e Montes Claros: Ni latertico. 4 Complexo Alcalino Carbonattico de

Jacupiranga (SP): P e Ca 5 - Complexo Carbonattico de Angico dos Dias

(BA) : P 6 Complexo Carbonattico de 6 Lagos (AM): Nb

CONTROLE LITO-ESTRUTURAL

Esquema de uma intruso carbonattica associada a um complexo alcalino

Localizao dos principais conjuntos de rochas alcalinas existentes no Brasil

Contexto geolgico O contexto geolgico dos depsitos carbonatticos caracterizado pelos aspectos: contexto tectnico; associao espacial com as rochas encaixantes; forma da intruso carbonattica; e, a rea ocupada pelos carbonatitos. Contexto tectnico A maioria dos depsitos carbonatticos esto localizados em plataformas continentais estveis. Neste contexto estrutural, os carbonatitos confinam-se em provncias magmticas alcalinas, controladas por sistemas de falhas profundas em riftes intracontinentais.

Complexo alcalino de Poos de Caldas

Depsito de U-Mo-Zr(Al);

800 km2;

87-60 Ma;

Predomnio de lavas, tufos e brechas;

No so conhecidas rochas de composio carbonattica;

Depsito de Usamu Utsumi: 26.800t U3O8

Associao com a pluma de Trindade?

Gnese

Kimberlitos e carbonatitos parecem partilhar vrias caractersticas genticas:

esto associados com rifts continentais;

tem idades similares;

ocorrem prximos a rochas alcalinas;

mostram alta presso parcial de CO2.

Caractersticas de Carbonatitos e Kimberlitos

Variam em idade do Proterozico ao Fanerozico. Na maioria, so do Fanerozico.

Alta pCO2 sugerida por calcita (carbonatitos) e diamante (kimberlitos).

Associao ntima com rifteamento continental (ex.: Sistema de rift do Leste Africano).

Xenolitos sugerem uma origem do manto, mas contaminao crustal substancial deve ocorrer.

TEORIA DA PLUMAS MANTELICAS

Vulcanismo crustal

Astenosfera

Pluma mantlica

Fragmentos de crosta

PLUMA MANTLICA

Fonte de material quente

Fonte de material resfriado

Calor conduzido

para vizinhanas

Cauda da pluma

Crosta

Manto

Astenosfera

Ncleo

LITOSFERA

PROVNCIA IGNEA DO

ALTO PARANABA

Crosta Fuso parcial do manto com gerao de magma

EVOLUO MAGMTICA DOS CARBONATITOS

120 KM

ASCENSO DO MAGMA

COM FORMAO DE

ROCHAS SILICTICAS

Si, Fe, Al, Mg, K, Ti

Peridotito

P, Nb, Ca, Mg, Tr

GERAO DE MAGMA E ROCHAS CARBONATTICAS

EXTRUSO DO MAGMA

CARBONATITICO

Milhares de metros de eroso em 85 milhes de anos

FASE DE EROSO DO CONDUTO VULCNICO

FASE DE EVOLUO DO

INTEMPERISMO SOBRE ROCHAS

CARBONATTICAS E SILICTICAS SITUAO ATUAL

Minrio 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.

New York. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

FIM OBRIGADO

Mina de Palabora, frica do Sul

Mina de Cu(+vermiculita+badeleta): 225Mt@0.7%Cu

Carbonatito Oldoinyo Lengai

Kimberlitos Ekati e Diavik

Mina de Diamante 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.

Diamante produzido em Ekati

Mina de Diamante Argyle

Mina de Diamante Argyle

Lamproto Argyle