Química-mineral de pirocloros associados a formações carboníticas do Bailundo (Angola): sua utilização como possíveis indicadores petrogenéticos e metalogenéticos

Relatório de estágio de mestrado em Geologia Económica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2017A mega-província carbonatítica Brasil-Angola é descrita em Lapido Loureiro (1995) como uma enorme unidade geológica, petrograficamente semelhante nas suas litologias constituintes, metalogeneticamente homogénea pelas suas mineralizações, e geográfico/geocronologicamente coerente quando considerada no contexto ante-abertura do Atlântico. Esta unidade é constituída por um vasto conjunto de complexos carbonatíticos que se distribuem segundo uma direcção NE-SW em ambas as margens do Atlântico Sul. O Complexo Carbonatítico do Bailundo (CCB, em Mungo, Angola) insere-se na Diagonal Transangolana, uma subunidade da mega-província carbonatítica Brasil-Angola, e corresponde a uma estrutura sub-intrusiva anelar, constituída por um núcleo ferro-carbonatítico, um anel sovítico interno, um anel fenítico exterior sobrelevado e um espesso manto colúvio-eluvionar; em profundidade ocorrem também veios glimeríticos. O corpo carbonatítico do Bailundo contém numerosas fases minerais acessórias de interesse geológico e/ou económico, entre as quais de pirocloro, cuja composição é descrita pela fórmula geral A2–m B2 X6–w Y1–n, (em que A = Na, Ca, Ba, Sr, Fe2+, Pb2+, ETR, U, Th, □; B = Nb, Ti, Ta, Zr; X = O ± OH e F; Y = OH–, F, O, □). Os minerais do grupo do pirocloro do Bailundo caracterizam-se pela sua enorme variabilidade composicional, o que os torna úteis à compreensão da evolução dos sistemas onde ocorrem, uma vez que registam na sua química mineral os diferentes eventos a que foram sujeitos após a sua génese, nomeadamente modificações metassomáticas e supergénicas tardias. O pirocloro pode ainda servir como guia para mineralizações interessantes (e.g. Nb, Fe) pois assinala na sua composição química indícios de eventuais episódios de concentração de metais económicos. Nos capítulos introdutórios desta dissertação pretende-se descrever de uma forma relativamente pormenorizada: i) a génese dos complexos carbonatíticos, nomeadamente de Angola, com enfâse individual no complexo do Bailundo, ii) a caracterização dos minerais do supergrupo do pirocloro (onde se enquadra o grupo do pirocloro), relatando as suas propriedades cristaloquímicas, efeitos de alteração mais comuns, entre outras particularidades, iii) as metodologias utilizadas neste estudo, e iv) uma análise petrográfica sumária das várias amostras do Bailundo disponibilizadas. Segue-se o estudo mais detalhado da química mineral e dos zonamentos primários e texturas de alteração, em função da litologia/profundidade em que ocorrem, tendo sido distinguidas várias populações de pirocloros, o que permitiu inferir algumas ilações sobre a evolução química do mineral: ▪ Pirocloros primários (flúor-cálciopirocloros e hidroxi-cálciopirocloros primários), síncronos da intrusão carbonatítica, com zonamentos concêntricos ou sem qualquer zonamento, ricos essencialmente em Ca, Na e F. Ocorrem em cálcio-carbonatitos frescos e alguns glimeritos, em profundidade, e numa amostra do fenito à superfície. ▪ Pirocloros metassomatizados (hidroxi-cálciopirocloros secundários), destabilizados por processos tardi-magmáticos, onde texturas complexas e difusas obliteram parcial ou totalmente os zonamentos primários, observando-se um empobrecimento sistemático em Na, Ca e F, concomitantes com o aumento de Ti, U, Th, grupos OH- e □. Ocorrem essencialmente em cálcio-carbonatitos metassomatizados e rochas glimeríticas, em profundidade, e numa amostra do fenito à superfície. ▪ Pirocloros supergénicos (hidroxi-cálciopirocloros secundários e hidroxi-báriopirocloros), onde se observam efeitos dos processos da meteorização química (preferencialmente em zonas fracturadas), essencialmente na lixiviação/substituição de Na, Ca, U, Th e F por Ba, Pb, □. Ocorrem em todas as amostras de cálcio-carbonatito e ferro-carbonatito aflorantes. Os pirocloros mais próximos da mineralização de Fe do Bailundo apresentam preenchimentos de óxi-hidróxidos de Fe em veios e fracturas e teores em Pb, F, Ca e Na superiores (e inferiores em Ba, Th, U e □) em relação aos pirocloros das litologias envolventes, o que poderá servir como indicador ou guia de prospecção. Para além dos objectivos principais deste estudo, especulou-se ainda sobre a potencialidade do CCB como hospedeiro de mineralizações de Ba, Ti, P, F, U, Th e ETR com base em diferenciais de concentrações nestes elementos na composição do pirocloro, uma vez que maiores teores no sistema poderão indicar anomalias geoquímicas espaciais. Contudo, é necessário continuar os trabalhos neste depósito para uma compreensão mais aprofundada de possíveis mineralizações. Mais do que um estudo detalhado dos minerais do grupo do pirocloro, esta dissertação serve ainda para corroborar e refinar os dados obtidos em estudos prévios efectuados ao Complexo Carbonatítico do Bailundo, nomeadalmente as dissertações de Lapido Loureiro (1995), Santos (2010), Beleque (2010) e Pereira (2011).The Brazilian-Angolan carbonatite mega-province is described by Lapido Loureiro (1995) as an enormous geological unit, petrographically similar in its lithologies, metalogenically homogeneous in its mineralizations and geographically/geochronologically coherent when considered in the ante-Atlantic opening context. This unit consists of a large set of carbonatite complexes distributed in an NE-SW trend on both sides of the South Atlantic. The Bailundo Carbonatitic Complex (CCB, in Mungo, Angola) belongs in the Transangolan Diagonal belt, a subunit of the Brazilian-Angolan carbonatite mega-province, and has a ring-like sub-intrusive structure, consisting of an iron-carbonatite core, an internal sovitic ring, a raised fenite external ring and a thick colluvial-elluvial deposit; glimmerite veins are also found at certain depths. The Bailundo carbonatite body contains several accessory mineral phases of geological and/or economic interest, including pyrochlore, which composition can be described by the general formula A2–m B2 X6–w Y1–n (in which A = Na, Ca, Ba, Sr, Fe2+, Pb2+, ETR, U, Th, □; B = Nb, Ti, Ta, Zr; X = O ± OH, F; Y = OH–, F, O, □). The pyrochlore group minerals in the CCB are characterized by their huge compositional variability, which makes them useful for understanding the evolution of the systems in which they occur, as they register in their mineral chemistry the different events to which they were exposed after their genesis, such as late metasomatic and supergene modifications. Pyrochlore may also be useful as a mineralogical marker for nearby mineralizations (e.g. Nb, Fe), as it can register evidence of some metalogenic events in its chemical composition. In the introductory chapters of this dissertation, the intention is to describe in detail: i) the genesis of the carbonatite complexes, mainly in Angola, with particular emphasis on the Bailundo complex; ii) the pyrochlore supergroup minerals (to which the pyrochlore group minerals belong), namely their crystalochemical features, common alteration textures, and other properties, iii) the analytical procedures used in this study, and iv) an abbreviated petrography of various samples from the Bailundo complex. In the detailed study of the mineral chemistry, primary zonings and alteration textures of the CCB pyrochlores, several populations of pyrochlore were distinguished, which allowed some assumptions about the chemical evolution of this mineral: ▪ Primary pyrochlores (fluor-calciopyrochlore and hydroxy-calciopyrochlore), are synchronous of the carbonatite intrusion, exhibit a concentric zonation or no zonation at all, and high or relatively high Ca, Na and F contents. These pyrochlores occur in the fresh calcio-carbonatite and in some glimmerite rocks, in depth, and in one surface fenite sample. ▪ Metasomatic pyrochlores (secondary hydroxy-pyrochlore), destabilized by late-magmatic processes, in which some oscillatory and diffuse textures partially or totally obliterate the primary zonations, show a systematic impoverishment in Na, Ca and F, concomitant with the increasing contents of Ti, U, Th, OH- and □. These pyrochlores occur mainly in metasomatised calcio-carbonatite and many glimmerite rocks in depth, and in another surface fenite sample. ▪ Supergene pyrochlores (secondary hydroxy-pyrochlore and hydroxy-bariopyrochlore), in which the chemical weathering can be observed (along fracture areas), as Na, Ca, U, Th and F are gradually depleted, or occasionally replaced by Ba, Pb and □. These pyrochlores appear in all the carbonatite outcrops. The pyrochlore minerals associated with the CCB iron mineralization show iron oxides-hidroxides sealing veins and fractures and contain higher Pb, F, Ca, and Na contents (and lower Ba, Th, U and □ contents) when compared to the pyrochlores in the other rocks, so they might be useful as iron-mineralization indicators or guides for mineral exploration purposes. Beyond the main focus of this study, some arguments are presented concerning the potential of the CCB as a host for Ba, Ti, P, F, U, Th and REE mineralizations, based on the extreme variation of these elements in the pyrochlore composition, as higher concentrations of some of those elements in the system might indicate geochemical anomalies on a regional scale. However, it is essential to continue the detailed study of this complex, for a better understanding of ore mineralizations. More than a detailed study of the pyrochlore group minerals, this dissertation has also contributed to support and refine the previous studies carried out on the Bailundo Carbonatitic Complex, namely those obtained by Lapido Loureiro (1995), Santos (2010), Beleque (2010) and Pereira (2011)