Potencial para Terras Raras dos Carbonatitos Brasileiros

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1 Universidade Federal de Goiás Instituto de Estudos Sócio-Ambientais Potencial para Terras Raras dos Carbonatitos Brasileiros José Affonso Brod

2 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

3 Potencial para mineralização em carbonatitos Depósitos, prospectos e ocorrências mundiais 744 ocorrências 31 substâncias Controles? 3

4 Abundância de ETR ETRL > ETRP No. Atômico par > ímpar Preços de ETR 4

5 Mineralogia de ETR Mais importantes do ponto de vista metalogenético: Bastnaesita ETRL Monazita ETRL Xenotima ETRP 5

6 Concentrações de ETR nos principais tipos de minério Valores normalizadas ao condrito 6

7 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

8 Distribuição dos depósitos de ETR por tipo 8

9 Depósitos e ocorrências de ETR no Brasil Lapido-Loureiro (1994) 9

10 Distribuição Mundial de Carbonatitos Woolley & Kjarsgaard (2008) 10

11 Número de ocorrências de carbonatito no mundo Woolley & Kjarsgaard (2008) 11

12 Controles Metalogenéticos 12

13 Contexto geológico e geotectônico Ambiente intraplaca Rift (estágio precoce) Plumas Extensão crustal moderada Provincialidade 13

14 Contexto geológico e geotectônico Magmatismo alcalino continental: East African Rift Controle por sistemas de falhas de gravidade, em lineamentos paralelos, porém não restringido por esses sistemas Winter (2001) Winter (2001) 14

15 Contexto geológico e geotectônico Magmatismo alcalino continental: Anomalias térmicas (plumas) 15

16 Contexto geológico e geotectônico Magmatismo alcalino continental: Reativação de estruturas preexistentes Biondi (2005) 16

17 Ascensão e Emplacement Controle de barreiras de densidade sobre a profundidade de intrusão Iporá PAGO norte Águas Emendadas PAGO central Santo Antônio da Barra PAGO sul m ~20 MPa Bacia do Paraná 2.2 g/cm nível do mar m ~50 MPa Pré-Cambriano 2.7 g/cm 3 Junqueira-Brod et al. (2005) 17

18 Ascensão e Emplacement Formação de enxames de diques finos, frequentemente verticais Magmas alcalinos ultramáficos Magmas Carbonatíticos 18

19 Associações Petrogenéticas 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) 19

20 Associações Petrogenéticas Complexos carbonatíticos Evolução complexa, processos recorrentes, às vezes simultâneos: Cristalização Fracionada Imiscibilidade de Líquidos Desgaseificação / Metassomatismo Assimilação Crustal 20

21 Séries petrogenéticas geradas por diferentes tipos de magma alcalino Magma Silicático Magma Fosfático Magma Carbonático Bebedourito Foscorito Olivina-Carbonatito Ijolito Nelsonito Calciocarbonatito Sienito Pseudo-Nelsonito (Ba)-Magnesiocarbonatito 21

22 Cristalização fracionada Evolução paragenética da série foscorítica em Catalão I Minério Primário Fosfato Nióbio ETR Cordeiro et al.,

23 Imiscibilidade de Líquidos Ribeiro et al., 2005 Lee and Wyllie,

24 Imiscibilidade de Líquidos 24 Hamilton et al. (1989) Efeito da Pressão: - Alta P, ETR carbonatito - Baixa P, ETR silicato Efeito da Temperatura: - Alta T, ETR silicato - Baixa T, ETR carbonatito Silicato Silicato Carbonatito Carbonatito

25 Imiscibilidade de Líquidos Magma silicático rico em CO 2 Magma silicático imiscível (Si, Al, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Th) Magma carbonatítico imiscível (Na, K, Ca, Mg, Fe, P, CO 2, ± 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 25

26 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

27 Intemperismo Ribeiro (2008) 27

28 Intemperismo Eliminação de minerais de ganga e concentração de: 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

29 Intemperismo Oliveira e Imbernom (1998) 29

30 Intemperismo Transferência de elementos maiores da rocha para o solo Fonte: Carlos Cordeiro Ribeiro 30

31 Intemperismo Transferência de elementos maiores da rocha para o solo Fonte: Carlos Cordeiro Ribeiro 31

32 Intemperismo Transferência de elementos maiores da rocha para o solo Fonte: Carlos Cordeiro Ribeiro 32

33 Modelo metalogenético integrado (Catalão I) Ribeiro et al. (2012) 33

34 Potencial das Províncias Carbonatíticas Brasileiras 34

35 Ribeiro et al. (2012) 35

36 Ribeiro et al. (2012) 36

37 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% ETR 2 O 3 + Y 2 O 3 (em bebedouritos) a 1.10 % ETR 2 O 3 + Y 2 O 3 (em carbonatitos) ETR como subproduto em eventual produção de Ti a partir de anatásio (Perovskita de Tapira: 3.5 % ETR 2 O 3 + Y 2 O 3 ~ 5 % após descalcificação?) ETR como sub-produto em eventual mineração de Nb em solos sobre carbonatitos tardios (e.g. Tapira, Salitre) ~ 1% ETR 2 O 3 + Y 2 O 3 em rocha fresca. Provavelmente valores mais altos para Catalão e Araxá. Avaliação das barragens de rejeito de minas de fosfato e nióbio 37

38 Obrigado! 38