DepositosKimberlitosRochasAlcalinas_Minas

Prévia do material em texto

Depósitos de bens minerais em 
kimberlitos, lamproítos, carbonatitos 
e rochas alcalinas 
Ouro Preto, dezembro de 2010 
• Introdução 
• Kimberlitos e carbonatitos são rochas relacionadas a rochas alcalinas, de 
afinidade máfica. Como partilham características são consideradas como uma 
entidade (clã). 
• 
•  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. 
Exemplo de textura de kimberlito – fácies magmática 
Texturas vulcanoclásticas com 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 
• 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. 
• 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 
 
MAPA 
AEROMAGNÉTICO DO 
BRASIL 
 
INTENSIDADE 
MAGNÉTICA TOTAL 
PROVÍNCIAS ALCALINAS BRASILEIRAS 
E
V
O
L
U
Ç
Ã
O
 D
A
 L
A
V
R
A
 
MAPA DE OCORRÊNCIA DOS CARBONATITOS BRASILEIROS 
85 Ma 
40 Ma 
1 Ma 
10 Ma 
LOCALIZAÇÃO DAS PROVÍNCIAS 
Bacia do 
Paraná 
Craton de São 
Francisco 
Província Ígnea do 
Alto Paranaíba 
PROVÍNCIA ÍGNEA DO ALTO PARANAÍBA 
Catalão 
Araxá 
Tapira 
Bacia do 
Paraná 
Serra 
Negra 
Salitre 
Bacia 
Sanfranciscana 
(lavas) 
Faixa 
Brasília 
Craton do São 
Francisco 
PROVÍNCIA ÍGNEA DO ALTO PARANAÍBA 
TODAS ANOMALIAS COM HALOS AZUIS SÃO AFLORANTES. 
OU QUASE !!!!!! 
IMAGEM 
 AEROMAGNETOMÉTRICA DOS 
DOMOS SERRA NEGRA E SALITRE. 
IMAGEM SATELITE DA PROVINCIA DO ALTO PARANAÍBA 
G
E
N
E
S
E
 D
O
S
 C
A
R
B
O
N
A
T
IT
O
S
 E
 D
A
 J
A
Z
ID
A
 D
E
 F
O
S
F
A
T
O
 
Patrocínio 
Serra Negra 
Salitre I e II 
Araxá 
Barreiro 
Catalão I 
Catalão II 
Araguari 
Uberlândia 
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) 
• 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. 
 
• Carbonatitos são muito mais restritos em 
associação. 
• Eles representam a fase final de atividade 
ígnea alcalina e são parte de complexo ígneo 
de sienitos iniciais, nefelinitos tardios, 
basanitos e intrusivas alcalinas bizarras 
(foskorito e glimerito). 
• Todas rochas do complexo são insaturadas em 
sílica (rochas básico-ultrabásicas), com 
feldspatóides e olivina como fases minerais 
comuns. 
Idade dos depósitos minerais associados a carbonatitos 
• Alteração 
• Kimberlitos são livres de assembléias de alteração. 
Serpentinização é comum em ambientes próximos a 
superfície. Esta alteração é da água meteórica. 
• A ausência de alteração é mais notória, pois 
kimberlitos são representantes de rochas do manto 
que foram posicionadas na crosta superior. 
• Carbonatitos são caracterizados por fenitização 
(processo de metassomatismo alcalino) que altera os 
plagioclásios para K-feldspato e piroxênios e anfibólios 
a equivalentes ricos em Na ou feldspatóides. 
• O resultado do processo de alteração produz uma 
rocha 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-tufácea-
kimberlítica (Fox); 
(g) kimberlito 
vulcanoclástico 
primário (Koala). 
Mapa gravimétrico do Cráton São Francisco 
Mapa aeromagnético do Cráton São Francisco 
• 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 derramese 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. 
Depósitos minerais relacionados a 
rochas alcalinas e carbonatitos 
• 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 sub-
produtos após as “commodities”. 
Depósitos minerais associados à carbonatitos 
• 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 + columbita-
tantalita (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 
• 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) 
• Alguns usos para METAIS DE TERRAS RARAS 
• 
• 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 
• 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 
• 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? 
• 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. 
• 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. 
TEORIA DA PLUMAS MANTELICAS 
Vulcanismo 
crustal 
Astenosfera 
Pluma 
mantélica 
Fragmentos 
de crosta 
PLUMA MANTÉLICA 
Fonte de material 
quente 
Fonte de 
material 
resfriado 
Calor 
conduzido 
para 
vizinhanças 
Cauda da pluma 
Crosta 
Manto 
Astenosfera 
Núcleo 
LITOSFERA 
PROVÍNCIA IGNEA DO 
ALTO PARANAÍBA 
Crosta Fusão parcial 
do manto com 
geração de 
magma 
 
EVOLUÇÃO MAGMÁTICA DOS CARBONATITOS 
120 KM 
ASCENSÃO DO MAGMA 
COM FORMAÇÃO DE 
ROCHAS SILICÁTICAS 
Si, Fe, Al, 
Mg, K, Ti 
 
Peridotito 
 
P, Nb, Ca, 
Mg, Tr 
 
GERAÇÃO DE MAGMA E ROCHAS CARBONATÍTICAS 
EXTRUSÃO DO MAGMA 
CARBONATITICO 
Milhares de metros 
 de erosão em 85 
milhões de anos 
 
FASE DE EROSÃO DO CONDUTO VULCÂNICO 
FASE DE EVOLUÇÃO DO 
INTEMPERISMO SOBRE ROCHAS 
CARBONATÍTICAS E SILICÁTICAS – 
SITUAÇÃO ATUAL 
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. 
New York. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall. 
FIM 
OBRIGADO 
Mina de Palabora, África do Sul 
Mina de Cu(+vermiculita+badeleíta): 
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 translucentcore 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 
Lamproíto Argyle