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.

A avaliação integrada de dados de geoquímica do solo, aerogamaespectrometria (eTh), mapeamento geológico e estrutural associado à descrição de furos de sondagem e afloramentos da região de Caçapava do Sul, sul do Brasil, levou à descoberta de dois corpos de carbonatitos. Estes corpos estão localizados próximos aos limites sudeste e leste do Granito Caçapava, intrudindo o Complexo Passo Feio. O sistema é composto por alvikitos de coloração rosada seguidos por beforsitos brancos tardios, ambos na forma de corpos tabulares deformados concordantes com a xistosidade e dobras das rochas encaixantes. Análises petrográficas e avaliações utilizando microscópio eletrônico de varredura demonstraram que a calcita é o mineral predominante nos alvikitos, sendo os seguintes minerais acessórios e traço: apatita, magnetita, ilmenita, biotita, badeleita, zircão, rutilo, minerais do grupo do pirocloro e minerais de elementos terras raras (ETR). O beforsito, caracterizado pela presença abundante de dolomita, possui os mesmos minerais acessórios e traço observados nos alvikitos. A metodologia utilizada para geocronologia foi U-Pb em zircões via laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS), executada em uma amostra de beforsito. A idade de cristalização fornecida pelo método foi de 603,2 ± 4,5 Ma, colocando a intrusão em um contexto de ambiente pós-colisional ediacarano, com tectonismo transpressivo predominante e atividade vulcânica marcada por características shoshoníticas. / The integrated evaluation of soil geochemistry, aerogammaspectrometry (eTh), geological and structural mapping associated with description of boreholes and outcrops of Caçapava do Sul region, southernmost Brazil, led to the discovery of two carbonatite bodies. They are located near to the east and southeast of Caçapava Granite, intruding the Passo Feio Complex. The system is composed by early alvikite pink-colored rock followed by late white beforsite dikes in deformed tabular units concordant with the host rock schistosity and folds. Petrographic and scanning electron microscopy show that the alvikites are dominantly by calcite with subordinate apatite, magnetite, ilmenite, biotite, baddeleyite, zircon, rutile, pyrochlore-like and rare earth element minerals. Beforsites have the same minor and accessory minerals of the alvikites. U-Pb zircon geochronology via laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) was performed on a beforsite sample, yielding a 603.2 ± 4.5 Ma crystallization age, in an Ediacaran post-collisional environment with transpressive tectonism and volcanic activity market by initial shoshonitic characteristics.

O estudo da geologia e geoquímica do carbonatito Seis Lagos e da jazida de Nb e ETR associada foi realizado a partir de testemunhos de dois furos de sondagem efetuados pela CPRM nos anos 70. Um dos furos, locado numa parte mais central do morro dos Seis Lagos, perfurou a crosta laterítica mineralizada, interpretada como formada a partir do carbonatito alterado. O outro furo, locado fora da estrutura mineralizada, perfurou a encaixante gnáissica e cortou, a 230 m de profundidade, um dique de carbonatito originalmente descrito neste trabalho. As técnicas utilizadas foram microscopia ótica, microscopia eletrônica, difratometria de raios X e análises químicas de rocha total por ICP. As características químicas e mineralógicas do carbonatito caracterizam-no como um siderita carbonatito. O Nb ocorre na forma mineralógica de chumbopirocloro; os ETR ocorrem principalmente na monazita e subordinadamente na barita e na gorceixita. O carbonatito apresenta concentrações anômalas de Nb, ETRL (especialmente pelo Ce), Ba, Sr e Pb. A crosta laterítica foi subdividida em 7 tipos texturais/composicionais, do topo para a base: crosta pisolítica, crosta fragmentada, crosta mosqueada, crosta roxa com oólitos, crosta manganesífera, crosta roxa e crosta marrom. Em todas as crostas, a hematita é o mineral mais abundante, seguido pela goethita; na crosta manganesífera (até 32% de MnO), o principal mineral de Mn é a hollandita; os ETR ocorrem na forma de florencita (secundária) e o Nb na forma de Nb-rutilo e Nb-brookita (ambos relictos). A Nb-brookita ocorre na forma de oólitos com estrutura do tipo anéis de Liesegang, sua origem pode ser ligada ao estágio hidrotermal. A crosta manganesífera exerceu um forte efeito (scavenger) sobre a distribuição vertical de alguns elementos, notadamente pelo Co, Ba, Ce e ETRP que, lixiviados de crostas superiores, foram enriquecidos na crosta manganesífera. A remobilização dos ETR durante a lateritização foi bem menor nas crostas mais inferiores. Nestas, o Ce4+ foi fortemente estabilizado e enriquecido em até 10 vezes. Além deste, somente o La foi apenas localmente um pouco enriquecido. O enriquecimento do Nb na laterita em relação ao carbonatito foi da ordem de 10 vezes, eventualmente atingindo 100 vezes. As modificações nas concentrações de Nb ao longo do perfil laterítico são associadas a variações nas composições do protólito e aos processos de abatimento da laterita. Um processo de bauxitização posterior parece ter afetado a parte superior do perfil laterítico; parte da florencita aí existente pode ser ligada a esta fase. / The geology and geochemistry of the Seis Lagos carbonatite and the Nb and REE bearing associated ore deposit were studied using cores of two drill holes performed by CPRM in the 70´s. One of the drills, allocated in a central part of the Seis Lagos hill, cut a weathered and mineralized lateritic crust that was interpreted as formed by the carbonatite alteration. The other core, allocated outside the mineralized structure, cut the gneissic host rock and a carbonatite dyke, at 230m depth. This carbonatite is first described in this report. The techniques used in this work were the optic microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and ICP bulk rock chemical analyses. The chemical and mineralogical carbonatite data classify it as a siderite carbonatite. Th and Nb occur as plumbopyrochlore; REE as monazite and, subordinately, in barite and gorceixite. Anomalous concentrations of Nb, LREE (especially Ce), Ba, Sr and Pb were found in the carbonatite. The lateritic crust were subdivided in 7 textural/compositional types, from top to bottom: pisolitic crust, fragmented crust, mottled crust, purple crust with oolits, manganesitic crust, purple crust and brown crust. In all of the crusts, the hematite is the main mineral, followed by goethite; at the manganesitic crust (up to 32% of MnO), the main Mn mineral is hollandite; the REE occurs as florencite (secondary) and the Nb crystallize as Nb-rutile and Nb-brookite (both relict). The Nb-brookite occurs at the form of oolits with Liesegang rings structures, and its genesis may be connected to a hydrothermal stage. The manganesitic crust produced a strong effect (scavenger) over the vertical distribution of some elements, especially the Co, Ba, Ce and HREE that were leached from upper crusts and enriched in the manganesitic crust. The remobilization of REE during the lateritization process was less effective in the lower crusts. In these, the Ce4+ was strongly stabilized and enriched up to 10 times. In addition to this, only the La was locally slightly enriched. The enrichment of Nb in laterite, in relation to the carbonatite, was on average 10 times, eventually up to 100 times. The change in the Nb concentrations along the laterite profile was associated to the changes in the protolith composition and laterite collapse process. A posterior bauxitic process seems to have affected the upper lateritic profile, and part of the florencite can be connected to this stage.

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.