Potencial para Terras Raras dos Carbonatitos Brasileiros

José Affonso Brod

Universidade Federal de Goiás

Instituto de Estudos Sócio-Ambientais

Grupo de Pesquisas em Rochas Alcalinas e Mineralizações Associadas

Grupo de Pesquisas em Metalogenia, Geometalurgia e Novos Materiais

José Affonso Brod - UFG Tereza Cristina Junqueira-Brod - UFG José Carlos Gaspar – UFG Hardy Jost - UFG Elisa Soares Rocha Barbosa – UFG Jesiel Freitas Carvalho – UFG Lauro June Queiroz Maia Elton Luiz Dantas - UnB Roberto Ventura Santos - UnB Bernhard Manfred Buhn - UnB Claudinei Gouveia de Oliveira - UnB Carlos Cordeiro Ribeiro - UFG Murilo Gomes Torres – UCB Paulo Afonso Ribeiro Barbosa - MSE Pedro Filipe de Oliveira Cordeiro - UnB Carla Bertuccelli Grasso - Vale Matheus Palmieri – Anglo American Daliane Bandeira Eberhardt – CPRM José Luciano Stropper - CPRM Caroline Siqueira Gomide - UFG Marta Henriques Jácomo – UnB Nayara Melo Freitas – UFG Mateus Araujo Bezerra – UFG Ítalo Lopes de Oliveira – UnB Ivan Mendes Araújo – Vale Josilene Kelle Batista da Silva - UFG

Universidade Federal de Goiás Universidade de Brasília Universidade Católica de Brasília CPRM Anglo American Vale Mineração Santa Elina 2

Depósitos, prospectos e

ocorrências mundiais

744 ocorrências

31 substâncias

Controles?

Potencial para mineralização em carbonatitos

3

Abundância de ETR

Preços de ETR

ETRL > ETRP

No. Atômico par > ímpar

4

Mineralogia de ETR

Mais importantes do ponto de

vista metalogenético:

Bastnaesita ETRL

Monazita ETRL

Xenotima ETRP

5

Concentrações de ETR nos principais tipos de minério Valores normalizadas ao condrito

6

Tipos de Depósitos de ETR

Ígneos (magmáticos + hidrotermais)

• Associados a carbonatito - Bayan Obo (China), Mt. Pass (USA), Weshan, Maoniuping (China), Mount Weld (Australia), Araxá, Catalão, Barra do Itapirapuã (Brasil) – ETRL

• Associados a sienitos e granitos – Khibina, Lovozero (Rússia), Strange Lake (Canadá), Pitinga (Brasil) – ETRL + ETRP

Sedimentares

• Placers – Kerala (India), Richards Bay (África do Sul), Litoral Brasileiro (RJ, ES, BA, PI, MA)

• Conglomerados – Elliot Lake (Canada)

Secundários

• Residuais - Mt. Weld (Austrália); Araxá, Catalão (Brasil), Kangankunde (Malawi)

• Adsorção em argilas - Longman, Xunwu (China) – ETRL + ETRP

Outros

• Hidrotermais sem associação com rochas alcalinas (veios de quartzo e fluorita polimetálicos e pegmatitos) - e.g. Burundi, África do Sul, EUA e Canadá)

• IOCG (Ex: Olympic Dam – Australia, Carajás?, Brasil) – ETRL + ETRP

7

Distribuição dos depósitos de ETR por tipo

8

Lapido-Loureiro (1994)

Depósitos e ocorrências de ETR no Brasil

9

Woolley & Kjarsgaard (2008)

Distribuição Mundial de Carbonatitos

10

Número de ocorrências de carbonatito no mundo

11

Woolley & Kjarsgaard (2008)

Controles Metalogenéticos

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Ambiente intraplaca Rift (estágio precoce) Plumas Extensão crustal moderada Provincialidade

Contexto geológico e geotectônico

13

Magmatismo alcalino continental: East African Rift

Winter (2001)

Controle por sistemas de falhas de gravidade, em lineamentos paralelos, porém não restringido por esses sistemas

Contexto geológico e geotectônico

14 Winter (2001)

15

Magmatismo alcalino continental: Anomalias térmicas (plumas)

Contexto geológico e geotectônico

Biondi (2005) 16

Magmatismo alcalino continental: Reativação de estruturas preexistentes

Contexto geológico e geotectônico

IporáPAGO norte

Águas EmendadasPAGO central

Santo Antônio da BarraPAGO sul

800

600

400

200

níveldo mar

200

0

-200

-400

-600

-800

-1000

-1200

-1400

-1600

Pré-Cambriano

2.7 g/cm3

Bacia do Paraná

2.2 g/cm3 500 m

~20 MPa

1600 m ~50 MPa

Junqueira-Brod et al. (2005)

Controle de barreiras de densidade sobre a profundidade de intrusão

Ascensão e Emplacement

17

Magmas alcalinos ultramáficos

Magmas Carbonatíticos

Ascensão e Emplacement

18

Formação de enxames de diques finos, frequentemente verticais

Magmas carbonatíticos gerados no manto litosférico

Ascensão e emplacement como carbonatitos primários (vulcânicos ou plutônicos)

Magmas alcalinos ricos em CO2 gerados no manto litosférico

ascensão, emplacement e diferenciação em câmara magmática, gerando complexos alcalino-carbonatíticos (dunitos, piroxenitos, bebedouritos, ijolitos, sienitos, foscoritos, carbonatitos)

extravasamento, gerando vulcanismo alcalino (nefelinitos, kamafugitos, fonolitos, lamprófiros, melilititos)

Associações Petrogenéticas

19

Complexos carbonatíticos

Evolução complexa, processos recorrentes, às vezes simultâneos:

• Cristalização Fracionada

• Imiscibilidade de Líquidos

• Desgaseificação / Metassomatismo

• Assimilação Crustal

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Associações Petrogenéticas

Bebedourito Foscorito

Nelsonito

Olivina-Carbonatito

Magma Silicático Magma Fosfático Magma Carbonático

Séries petrogenéticas geradas por diferentes tipos de magma alcalino

Ijolito Calciocarbonatito

Pseudo-Nelsonito Sienito

(Ba)-Magnesiocarbonatito

21

Evolução paragenética da série foscorítica em Catalão I

Cordeiro et al., 2010

22

Fosfato

Nióbio

ETR

Minério Primário

Cristalização fracionada

Lee and Wyllie, 1998 Ribeiro et al., 2005

Imiscibilidade de Líquidos

23

Silicato

Carbonatito

Silicato

Carbonatito

Efeito da Pressão:

- Alta P, ETR carbonatito

- Baixa P, ETR silicato

Efeito da Temperatura:

- Alta T, ETR silicato

- Baixa T, ETR carbonatito

Imiscibilidade de Líquidos

24

Hamilton et al. (1989)

Magma silicático rico em CO2

Magma silicático imiscível

(Si, Al, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Th)

Magma carbonatítico imiscível

(Na, K, Ca, Mg, Fe, P, CO2, ± ETR)

Magma iônico (carbonato + fosfato)

Magma carbonatítico imiscível

Ca, Ba, Sr, ETR, Y

Magma fosfático imiscível

Na, Al, K, Si, Ti, Fe, Mg, Mn, P, Sc, V, Zn, Ga, Zr, Nb, Ta, Th

Imiscibilidade de Líquidos

25

Desgaseificação e Metassomatismo

• Remoção e distribuição de ETR (perovskita, apatita, etc.); reprecipitação formando depósitos (monazita, bastnaesita)

• Possível aumento de teor em depósitos primários preexistentes

26

Ribeiro (2008)

Intemperismo

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Minerais resistentes ao intemperismo Monazita – Formação de Jazidas de Terras Raras Apatita – Formação de Jazidas de Fosfato Pirocloro – formação de Jazidas de Nióbio

Minerais gerados no intemperismo Anatásio - Formação de Jazidas de Titânio Vermiculita – Formação de Jazidas de Vermiculita

Intemperismo

28

Eliminação de minerais de ganga e concentração de:

Oliveira e Imbernom (1998)

Intemperismo

29

Transferência de elementos maiores da rocha para o solo

30

Intemperismo

Fonte: Carlos Cordeiro Ribeiro

31

Transferência de elementos maiores da rocha para o solo

Intemperismo

Fonte: Carlos Cordeiro Ribeiro

32

Transferência de elementos maiores da rocha para o solo

Fonte: Carlos Cordeiro Ribeiro

Intemperismo

33 Ribeiro et al. (2012)

Modelo metalogenético integrado (Catalão I)

Potencial das Províncias Carbonatíticas Brasileiras

34

35 Ribeiro et al. (2012)

36 Ribeiro et al. (2012)

Outras alternativas: produção de ETR como sub-produto em Complexos Carbonatíticos

Recuperação de ETR a partir da escória resultante da metalurgia do

Nb – Catalão e Araxá

ETR como subproduto da produção de fosfato. Apatita de Tapira:

0.65% ETR2O3 + Y2O3 (em bebedouritos) a 1.10 % ETR2O3 + Y2O3 (em

carbonatitos)

ETR como subproduto em eventual produção de Ti a partir de

anatásio (Perovskita de Tapira: 3.5 % ETR2O3 + Y2O3 ~ 5 % após

descalcificação?)

ETR como sub-produto em eventual mineração de Nb em solos sobre

carbonatitos tardios (e.g. Tapira, Salitre) ~ 1% ETR2O3 + Y2O3 em rocha

fresca. Provavelmente valores mais altos para Catalão e Araxá.

Avaliação das barragens de rejeito de minas de fosfato e nióbio

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Obrigado!

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