Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2015. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2015-10-28T12:11:43Z No. of bitstreams: 1 2015_IvanMendesCaixetaPamplonaAraujo.pdf: 7460725 bytes, checksum: e06bc3cb6fd16c8fb2bcc93f3bc23544 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2016-04-07T13:27:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_IvanMendesCaixetaPamplonaAraujo.pdf: 7460725 bytes, checksum: e06bc3cb6fd16c8fb2bcc93f3bc23544 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-07T13:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_IvanMendesCaixetaPamplonaAraujo.pdf: 7460725 bytes, checksum: e06bc3cb6fd16c8fb2bcc93f3bc23544 (MD5) / O complexo alcalino-carbonatítico de Salitre I, II e III, na Província Ígnea do Alto Paranaíba (APIP), é composto por múltiplas intrusões onde predominam bebedouritos, com diques anelares de carbonatitos e foscoritos subordinados. Sobre o complexo se desenvolveu um espesso manto de intemperismo que alterou a rocha original e propiciou a remobilização e concentração de fosfato, titânio e elementos terras raras (ETR) em teores econômicos. A partir de sondagem exploratória sobre a porção bebedourítica do complexo de Salitre I, o horizonte de alteração intempérica do depósito e a mineralogia associada à mineralização secundária são descritos em detalhe. O perfil de intemperismo de Salitre I, como em outros depósitos da APIP, pode ser dividido em rocha fresca, rocha alterada, isalterita e aloterita, a partir de observações macroscópicas e de campo. Neste trabalho a designação rocha fresca indica rocha não intemperizada, independentemente da existência ou não de alteração metassomática prévia. Estudos mineralógicos e texturais em lâminas delgadas polidas obtidos por microscopia ótica e eletrônica associados a análises de rocha total e química mineral indicam que esta divisão se reflete na textura do manto de intemperismo e sua mineralogia. A rocha fresca é composta por olivina-bebedouritos e perovskita-bebedouritos com diferentes graus de metassomatismo causado por intrusões de cálcio e magnesiocarbonatito. Dentre outras feições, a alteração metassomática resulta na neoformação de carbonato e magnetita, alteração de silicatos magnesianos primários (olivina, diopsídio, flogopita) para tetraferriflogopita, e conversão de perovskita para anatásio. Cumulados foscoríticos ricos em flúor-apatita também são observados no intervalo de rocha fresca das sondagens estudadas. O horizonte de rocha alterada é caracterizado pelo aparecimento de precipitações de óxidos-hidróxidos de ferro no contato entre os grãos de carbonato e perda de potássio em cristais de flogopita e tetraferriflogopita. No horizonte isalterítico o carbonato é completamente lixiviado e ocorre a concentração residual de minerais resistentes ao intemperismo, bem como a precipitação de apatita secundária como agregados cristalinos nas fraturas da apatita ígnea. Este horizonte pode ser dividido em isalterito micáceo de base (manutenção da morfologia dos cristais de flogopita, mesmo quando está alterada para vermiculita), micáceo de topo (rico em argilas do grupo da vermiculita, com óxidos-hidróxidos de Fe subordinados) e oxidado (rico em óxidos-hidróxidos de ferro, com argila subordinada). Em direção ao topo a perovskita apresenta progressivamente maior intensidade de alteração para anatásio supergênico, frequentemente associado com palhetas de monazita secundária. No horizonte aloterítico a apatita não é mais estável, sendo substituída por fosfatos secundários do grupo da crandalita, e a perovskita está completamente alterada para anatásio. Este horizonte é dividido em aloterita de base (grande volume anatásio e monazita em meio a óxidos-hidróxidos de ferro) e aloterita de topo (rica em caolinita e gibbsita). Análises químicas totais refletem a mineralogia descrita, e os horizontes de alteração apresentam assinatura geoquímica similar à rocha original. Teores de ETR tendem a se intensificar de forma progressiva até a aloterita de base. A mineralização de fosfato resulta principalmente da concentração residual de apatita primária dos bebedouritos e foscoritos no horizonte isalterítico, com apatita secundária subordinada. A mineralização de titânio está associada à concentração residual de anatásio no horizonte aloterítico de base, gerado a partir dos grandes volumes de perovskita encontrados nos bebedouritos. Em geral, os ETR estão concentrados no horizonte aloterítico de base, contidos principalmente em monazita. Em solos derivados de bebedouritos, como os estudados no presente trabalho, monazita geralmente ocorre associada com anatásio. Nesses casos, ela é gerada a partir da liberação de ETR da perovskita, durante a conversão desta em anatásio, seja por processos hidrotermais ou pedogenéticos, complexados com o fosfato disponível a partir da lixiviação de apatita, que se torna instável no horizonte aloterítico. Outro modo de ocorrência de monazita é como produto metassomático formando pseudomorfos sobre cristais de carbonato. A concentração residual de monazita desta variedade é a responsável pelos maiores teores de ETR encontrados no horizonte intempérico. / The Salitre complex in the Alto Paranaíba Igneous Province (APIP) is an ultrapotassic carbonatite- and phoscorite-bearing alkaline multi-intrusion complex, divided into three main outcropping bodies (Salitre I, II, and III). The weathering profile developed over the complex remobilized and concentrated fosfate, rare earth elements (REE) and titanium to economic levels. Exploratory drill cores over the bebedouritic portion of the deposit allows the detailing of the weathering profile, its mineralogy and secondary mineralization. Salitre I weathering profile, as in other APIP deposits, is divided in fresh rock, altered rock, isalterite and alloterite, based on macroscopic and field observations. In this work, fresh rock designation is used to fresh rock not affect by weathering processes, even considering the presence of metassomatic alteration. Mineralogical and textural analysis in the optical and electronic microscope associated with mineral chemistry, whole rock and alterite geochemistry confirms that this division is reflected in the weathering profile texture and mineralogy. Fresh Rock Horizon contains olivine-bebedourites and perovskite-bebedourites with different degrees of calcium and magnesiocarbonatite metassomatism. Metassomatic alteration generates newly formed carbonate and magnetite; modify the primary silicate minerals (olivine, diopside and phlogopite) and converts perovskite to anatase. F-apatite rich phoscorite cumulates are also described in fresh rock samples. Altered Rock Horizon is characterized by precipitation of iron oxide/hydroxides in the contact surface of carbonate grains. Phlogopite and tetraferriphlogopite crystals shows signs of K loss. Carbonate is completely weathered in the isalteritic horizon, and weathering-resistant minerals are concentrated. Secondary apatite precipitates as crystalline aggregates in the fractures of the igneous apatite. This horizon is divided in Lower Micaceous Isalterite (overall phlogopite morphology is maintained, even when weathered to vermiculite), Upper Micaceous Isalterite (rich in vermiculite and subordinated iron oxides/hydroxides) and Oxidized Isalterite (rich in iron oxides/hydroxides and subordinated clay minerals). Perovskite alteration to secondary anatase intensifies upwards and it is frequently associated with secondary monazite Apatite is no longer stable at Alloterite level, being replaced by crandallite group secondary phosphates. Perovskite is completely weathered to anatase at this level. The alloterite horizon is divided in Lower Alloterite (large anatase and monazite volumes immersed in iron oxydes/hydroxides) and Upper Alloterite (rich in kaolinite and gibbsite). Whole rock and alterite chemical analyses reflect the mineralogy, with weathered horizons chemical signature similar to the fresh rock. Phosphate mineralization results mainly from residual accumulation of igneous apatite from bebedourites and phoscorites; secondary apatite generated from weathering processes is subordinated. Titanium mineralization results from residual accumulation of anatase in Lower Alloterite, weathered from large perovskite volumes found in bebedourites. REE values increase up to the Lower Alloterite Horizon, contained mainly in monazite. Monazite and anatase are closely associated in alterites derived from bebedourites. Monazite is generated from REE release of perovskite structure during the conversion to anatase, both from hydrothermal or pedogenetic processes, complexed with the phosphate available from apatite weathering. Metassomatic pseudomorphic monazite over carbonate crystals was detected and is responsible for the highest REE grades found in the weathering profile.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2015-12-21T14:24:29Z No. of bitstreams: 1 2015_ItaloLopesdeOliveira.pdf: 8393746 bytes, checksum: 731e3fa30cd2122ea5f4c9260a88af7d (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2016-01-25T10:46:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_ItaloLopesdeOliveira.pdf: 8393746 bytes, checksum: 731e3fa30cd2122ea5f4c9260a88af7d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T10:46:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_ItaloLopesdeOliveira.pdf: 8393746 bytes, checksum: 731e3fa30cd2122ea5f4c9260a88af7d (MD5) / Esta dissertação investiga em detalhe processos petrogenéticos atuantes na formação dos complexos alcalino-carbonatíticos de Salitre I e Catalão I, utilizando a composição isotópica de Nd e Sr em diversos minerais de diferentes tipos de rochas. Incialmente faz-se uma revisão do estado da arte dos sistemas isotópicos Rb-Sr e Sm-Nd, e em seguida são apresentados os resultados, na forma de três artigos para publicação. O primeiro artigo aborda o resultado de diversos experimentos de lixiviação destinados a remover seletivamente o carbonato em concentrados de apatita, a fim de obter a elevada pureza, necessária para análises isotópicas. Imagens de MEV mostram que HCl, mesmo diluído, deve ser evitado, pois ataca a estrutura da apatita numa direção preferencial, e ocasiona mudanças na sua composição isotópica de Nd. Testes com ácido acético diluído e aquecido revelaram-se promissores, pois removeram todos os carbonatos superficiais sem atacar a estrutura da apatita, preservando as razões isotópicas originais deste mineral. O segundo artigo investiga variações isotópicas de Nd e Sr em minerais e rochas do complexo alcalino-foscorito-carbonatítico de Salitre I. Variações de 87Sr/86Sri nos minerais, concordantes com a ordem de cristalização, apontam para um sistema aberto durante a evolução magmática. Desequilíbrio isotópico de Nd entre minerais e rochas foscoríticas sugerem processos metassomáticos tardios. Modelagem petrogenética mostra que contaminação crustal (< 10%) concomitante a processos de cristalização fracionada e imiscibilidade de líquidos (AFCLI) pode explicar as variações isotópicas dos carbonatitos e rochas silicáticas alcalinas de Salitre I. Um espectro limitado de composições isotópicas de Nd-Sr nos magmas carbonatíticos sugere que os magmas parentais de Salitre I derivaram de um manto litosférico subcontinental metassomatizado, semelhante ao componente EM-I. O terceiro estudo discute os dados isotópicos de Nd e Sr em minerais e rochas do complexo carbonatítico de Catalão I. Uma investigação detalhada destes dados isotópicos sugere que as rochas mais evoluídas de Catalão I formaram-se a partir de dois trends evolutivos distintos. É proposto que mudanças na assembleia mineral fracionante de magmas carbonatíticos tardios ou de sistemas carbo-hidrotermais possam explicar tais variações isotópicas entre os dois trends desde que esses magmas e/ou fluidos tenham interagido com componentes crustais durante a diferenciação (AFC). / The foremost motivation of this M.Sc. thesis is to investigate in detail the petrogenetic processes responsible for the origin and evolution of the alkaline-carbonatite complexes of Salitre I and Catalão I, characterizing the Nd and Sr isotope compositions of several mineral phases taken from different rock types in each complex. The thesis comprises a background review of Rb-Sr and Sm-Nd systematics followed by three individual papers containing the results of this study. The first paper presents the investigation of an adequate leaching method for the removal of carbonate impurities from an apatite-carbonate mixture, in order to obtain a high level of purity in apatite separates. SEM images show that hydrochloric acid should be avoided, even in diluted concentrations, since it attacks the structure of apatite in a preferred direction, shifting considerably their Nd isotope composition. On the other hand, a procedure using warm diluted acetic acid seems to be valuable in order to leach all surface carbonate contaminants without attacking the apatite structure, therefore preserving their Sr and Nd primary isotopic signatures. The second paper discusses the Sr and Nd isotope variations in mineral separates and whole-rocks from the alkaline-phoscorite-carbonatite complex of Salitre I. The increase in 87Sr/86Sri toward the late-crystallizing phases implies open-system behaviour during the magmatic evolution. Mineral-rock Nd isotopic disequilibrium found in most studied phoscorites indicates a probably late-stage metasomatic alteration. AFCLI modelling shows that minor crustal contamination (< 10%) concurrent with fractional crystallization and liquid immiscibility could explain the Nd-Sr isotopic heterogeneities observed in Salitre I carbonatites and alkaline silicate rocks. A limited range of Nd-Sr isotopes for carbonate melts suggests that Salitre I carbonated-silicate parental magmas derived from a metasomatized subcontinental lithospheric source similar to the EM-I mantle component. The third paper focuses on understand the major isotope variations in the late-stage rocks of the Catalão I carbonatite complex. A detailed investigation of isotope data suggests two evolution paths for the most evolved rocks of the complex. It has been proposed that changes in the fractionating assemblage of a late-stage magmatic or carbo-hydrothermal systems undergoing realistic amounts of crustal contamination could explain such trends.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-06-16T16:09:03Z No. of bitstreams: 1 2015_CarlaBertuccelliGrasso.pdf: 36118524 bytes, checksum: 643cd547f458bb68189ad467c7b08855 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-06-22T14:40:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_CarlaBertuccelliGrasso.pdf: 36118524 bytes, checksum: 643cd547f458bb68189ad467c7b08855 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-22T14:40:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_CarlaBertuccelliGrasso.pdf: 36118524 bytes, checksum: 643cd547f458bb68189ad467c7b08855 (MD5) / Os complexos plutônicos da Província Ígnea do Alto Paranaíba possuem as maiores reservas brasileiras de fosfato, além das maiores reservas mundiais de nióbio, jazidas de classe mundial de monazita e anatásio, e depósitos importantes de vermiculita, barita, magnetita. A mina de fosfato do Barreiro, no complexo de Araxá, tem sido lavrada há quatro décadas. O minério inicialmente explotado foi uma porção oxidada e mais homogênea, localizada na parte superior do manto de intemperismo. Com o aprofundamento da cava, a lavra aproximou-se da rocha fresca, acarretando diminuição dos teores dos minérios e, consequentemente, queda de rendimento mássico, o que gerou impactos significativamente negativos na produção de concentrados fosfáticos. As operações em Araxá possuem crescente necessidade de beneficiar os minérios da base do manto de intemperismo, de forma a ampliar a vida útil da mina do Barreiro. Tais minérios possuem características fortemente associadas aos seus protolitos, devido à aproximação com a rocha fresca. O estudo de geologia foi iniciado com o reconhecimento dos protolitos. Observou-se uma associação estreita entre rochas bebedouríticas, foscoríticas e carbonatíticas, que foram classificadas em macrogrupos de acordo com as principais associações observadas em campo e em testemunhos de sondagem. O estudo da evolução mineralógica foi feito por macrogrupo de protolitos nos distintos horizontes da base do manto de intemperismo. O minério na rocha alterada possui uma assembleia de minerais primários complexa, e quantidades pouco expressivas de minerais supergênicos. O minério micáceo de base é caracteristicamente livre de carbonatos e apresenta maiores quantidades de minerais supergênicos, como anatásio, goethita, quartzo e filossilicatos interestratificados, comparativamente à rocha alterada. No minério micáceo de topo, diopsídio e flogopita foram completamente eliminados e a assembleia de minerais supergênicos torna-se mais expressiva. O comportamento geometalúrgico dos minérios estudados é fortemente dependente de seus respectivos protolitos e horizontes de intemperismo. Análises estatísticas multivariadas por principais componentes e regressão linear foram utilizadas para elaboração de modelos geometalúrgicos. O comportamento geometalúrgico, uma vez considerado no planejamento de lavra, subsidia a área de engenharia de processos na busca de melhorias ou adequações operacionais e de processo mineral para obtenção de melhores rendimentos mássicos e recuperações metalúrgicas de P2O5.Os modelos geometalúrgicos foram aplicados em modelos de blocos tridimensionais, de forma que as variáveis geometalúrgicas e suas variações tornam-se espacialmente definidas e podem ser utilizadas no planejamento de lavra, para obtenção de resultados que melhor se adequem aos planos de produção de concentrados fosfáticos e fertilizantes. / The plutonic complexes of the Alto Paranaíba Igneous Province contain the largest Brazilian reserves of phosphate, in addition to the world's largest reserves of niobium, world-class deposits of monazite and anatase and important vermiculite, barite and magnetite deposits. The Barreiro phosphate mine, in the Araxá complex, has been exploited during the last four decades. The ore initially mined was an strongly oxidized, relatively homogeneous portion of the top of the weathering profile. With the deepening of the pit, mining approached the fresh rock, leading to decreasing ore grades and decline of mass recovery, which led to significant negative impacts on the production of phosphate concentrate. The operations at Araxá have a growing need to process ores from the base of weathering profile in order to extend the life of mine. This type of ore has characteristics strongly dependent on the fresh-rock protoliths (proto-ores). This geological study started with the recognition of protoliths. There is a close association between bebedourite, phoscorite and carbonatite rocks, which were classified into macrogroups according to the main associations observed in the field and in drill core. The study of the mineralogical evolution was carried out on each protolithmacrogroups at different horizons within the base of the weathering profile. The altered rock has a complex assembly of primary minerals, and no significant quantities of supergene minerals. The lower micaceous ore is characteristically free of carbonates and has greater amounts of supergene minerals such as anatase, goethite, quartz and interstratified phyllosilicates. In the upper micaceous ore, diopside and phlogopite were completely eliminated and the assembly of supergene minerals becomes more expressive. The geometallurgical behavior of the studied ores is heavily dependent on their protoliths and weathering horizons. Multivariate statistical analyses of principal components and linear regression were used to elaborate geometallurgical models. The geometallurgical behavior, once considered in mine planning, subsidizes the process engineering in the quest for improvements or operational and ore-processing adjustments for achieving better mass and P2O5 recoveries. The geometallurgical models were applied in a three dimensional block model, so that the geometallurgical variables and their variations become spatially defined and can be used in mining engineering, for results best suited to phosphate concentrates and fertilizers production plans.