Mineralogia e geoquímica do depósito de nióbio de Morro dos Seis Lagos: rocha primária, lateritas e mineralização associada de elementos terras raras

Abstract

O depósito laterítico de Nb (ETR, Ti) Morro dos Seis Lagos (MSL) é derivado de siderita carbonatito (SC). O gnaisse encaixante foi afetado por fenitização potássica (flogopita e ortoclásio + monazita, fluorapatita e bastnäsita). Há três tipos de SC: o de núcleo (siderita e hematita + acessórios Ce-Ba-pirocloro, Nb-brookita, Ti-maghemita e thorbastnäsita; uma variedade do de núcleo rica em ETR-P (siderita e hematita + Ce-Ba-pirocloro, monazita e bastnäsita; e o de borda (siderita e barita + gorceixita, rabdofano e Pb-Ba-pirocloro). Dados de inclusões fluidas e isótopos de C e O indicam que o SC de núcleo é tardi-magmático a hidrotermal e o de borda é hidrotermal. O SC de núcleo é o carbonatito mais rico em Fe e o mais pobre em Ca jamais descrito, é rico em Mn, Ba, Th, Pb, ETRL e Nb. A alta razão Nb/Ta indica líquidos residuais derivados por cristalização fracionada. Dados isotópicos (Sr e Nd) sugerem origem mantélica praticamente sem contaminação crustal. O complexo carbonatítico MSL representa a parte apical de sistema carbonatítico magmático diferenciado e o SC é relacionado a processos tardi-magmáticos a carbo-hidrotermais. O depósito de Nb é associado a lateritas de 6 tipos (do topo para a base): pisolítica, fragmentada, mosqueada, roxa, manganesífera e marrom. Todas são compostas por goethita (predominante nas partes inferior e superior) e hematita (predominante na porção intermediária). As lateritas superiores foram retrabalhadas. Na laterita manganesífera, os óxidos de Mn (hollandita e pirolusita) ocorrem em veios relacionados a evento tardio na formação das lateritas. O principal mineral de Nb é Nb-rutilo presente em todo o perfil, formado juntamente com Ce-pirocloro, Nb-goethita e cerianita. Nb-brookita formada a partir do Nb-rutilo ocorre como esférulas com estrutura Liesegang. Nb-rutilo e Nb-brookita incorporam Nb pela substituição [Fe3+ + (Nb, Ta) = 2Ti]. As lateritas têm teor médio de Nb2O5 de 2,91% e 5,00% de TiO2. A mineralização associada de ETR é de 3 tipos: primária, supergênica e clástica-autigênica (em bacias cársticas). O SC de núcleo tem concentração média de 0,70% de ETR2O3 (thorbastnäsita) e uma zona mais rica (1,48% de ETR2O3) com monazita e bastnasita. Nas lateritas inferiores (1,02% de Ce2O3) a cerianita-(Ce) intercalada na goethita foi formada pela decomposição do Ce-pirocloro; na laterita manganesífera (1,41% de Ce2O3) ocorre cerianita-(Ce) intercrescida com hollandita; nas lateritas superiores ocorre florencita-(Ce). Na bacia Esperança (233 m de espessura) a mineralização de ETR nas brechas do pacote inferior, ricas em fragmentos de SC, e nos ritmitos lacustres do pacote intermediário (com clastos de materiais ferruginosos relacionados aos estágios iniciais da alteração do siderita carbonatito) é principalmente clástica (monazita e florencita). No pacote superior (0 – 73 m, com 1,72 wt% de ETR2O3), formado por argila carbonosa rica em matéria orgânica, que marca a inversão do relevo, a florencita-(Ce) é autigênica, formada principalmente por dissolução de minerais da laterita retrabalhada, transporte e deposição em ambiente alcalino rico em Al e P. A evolução mineralógica e geoquímica dos ETR nesses três domínios são integrados em um modelo compreensível para o comportamento ETR no MSLD.

The Morro dos Seis Lagos Nb (REE, Ti) lateritic deposit is derived from a primary siderite carbonatite (SC). The country rock gneiss was affected by potassic fenitization (phlogopite and orthoclase + monazite, fluorapatite and bastnäsite). Three types of SC are recognized: core SC (siderite and hematite + Ce-Ba-pirocloro; Nb-brookita; Ti-maghemita; and thorbastnäsite; a REE-P-rich variety of CSC (siderite and hematite, + Ce-Ba-pyrochlore, monazite and bastnäsite; a border SC (BSC) (siderite and barite + gorceixite, rabdophane and Pb-Ba-pyrochlore). Fluid inclusion and C and O isotopic data indicate that the CSC is latemagmatic to hydrothermal and the BSC is hydrothermal. The CSC is the richest in Fe and the poorest in Ca siderite carbonatite yet recognized, has high Mn, Ba, Th, Pb, LREE and Nb contents. The high Nb/Ta ratio indicates residual liquids from fractional crystallization. Isotopic data (Sr and Nd) suggest the carbonatite has a mantle origin with essentially no crustal contamination. The Morro dos Seis Lagos Carbonatite Complex represent the uppermost parts of a differentiated carbonatite magmatic system, and the SC is related to latemagmatic- to- carbo-hydrothermal processes. The Nb deposit is associated to 6 laterite types (from top to bottom): pisolitic, fragmented, mottled, purple, manganiferous, brown. All are composed of goethite (in the lower and upper laterites) and hematite (in the intermediate types). The upper laterites were reworked. In the manganiferous laterite Mn-oxides (hollandite and pyrolusite) occur as veins formed in a late event during the development of the laterite. The main Nb ore mineral is Nb-rich rutile, which occurs in all laterites and is formed together with Ce-pyrochlore, Nb-rich goethite and cerianite. Nb-rich brookite formed from Nb-rich rutile occurs as broken spherules with Liesegang ring structure. Nb-rich rutile and Nb-rich brookite incorporate Nb following the [Fe3+ + (Nb, Ta) for 2Ti] substitution. The laterites have an average 2.91 wt.% of Nb2O5 and an average 5.00 wt.% of TiO2. The associated REE mineralization is of 3 types: primary, supergene and clastic-authigenic (karstic basins). The CSC has an average 0.70 wt% of REE2O3 (thorbastnäsite) and a rich zone 1.48wt.% of REE2O3 (monazite and bastnäsite). In the lower laterites (1.02 wt% Ce2O3) cerianite-(Ce) occurs as bands intercalated with goethite formed by pyrochlore breakdown; at the manganiferous laterite (1,41 wt.% Ce2O3) cerianite-(Ce) occurs intergrown with hollandite; florencite-(Ce) occurs in the reworked laterites. At the Esperança Basin (233m thick) the REE mineralization in breccia in lower package, rich in CSC fragments, and in rythmites in the intermediary package rich ferruginous materials related to the early stages of siderite carbonatite alteration, is clastic (monazite and florencite). In the upper package (0 – 73 m, 1,72 wt% of ETR2O3), formed by carbonaceous clay rich in organic matter, which marks the relief inversion, occurs an authigenic florencite-(Ce), fomed by dissolution of minerals from the reworked laterites, transportation and deposition in a alkaline environment rich in Al and P. The mineralogical and geochemical evolution of the REE is these three domains are integrated into a comprehensible model for the REE behavior at the MSLD.