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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.44.2001.tde-16112015-133245
Documento
Autor
Nome completo
Maria Manuela Galvão Monteiro Capovilla
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2001
Orientador
Banca examinadora
Schorscher, Johann Hans Daniel (Presidente)
Laquintinie, Milton Luiz
Legrand, Jean Michel
Leonardos, Othon Henry
Ulbrich, H. (Horstpeter)
Título em português
Urânio nos hidrotermalitos potássicos ("rocha potássica") da mina Osamu Utsumi, Complexo Alcalino de Poços de Caldas, MG
Palavras-chave em português
Geoquímica
Mineralogia
Petrografia
Urânio
Resumo em português
A mineralização de U da mina Osamu Utsumi, no sudeste do Complexo Alcalino de Poços de Caldas, MG, de idade mesozóica, foi estudada com métodos geológicos de campo e laboratoriais mineralógico-petrográficos e geoquímicos. É uma mineralização poligenética, formada em fonolitos e nefelina sienitos leuco a hololeucocráticos e brechas magmáticas destes, por processos superimpostos hidrotermais específicos e supergênicos. Os processos hidrotermais mineralizantes ocorreram de forma localizada e causaram a potassificação, argilização e piritização das rochas nefelínicas, transformando-as em hidrotemalitos reduzidos, junto com sua mineralização pobre em U, Th, Zr, ETR, F, Mo, Zn, Pb, Ba, removendo principalmente Na, Ca, Mg e Sr. A mineralização complexa de tipo impregnação disseminada e "stockwork" superimposto é bastante variável, indica fluidos heterogêneos e foi relacionada a explosões magmato-freáticas e à formação de brechas de conduto subvulcânicas. A assinatura geoquímica, incluindo os ETR, relaciona estes processos como pós-magmáticos consangüíneos finais ao magmatismo nefelínico. A mineralização de tipo impregnação disseminada é, em geral, pobre (anomalia geoquímica); mineralização mais rica ocorre nas matrizes e como cimentos das brechas e em fraturas da mineralização "stockwork". Aí, foram encontradas fases individuais e suas misturas, incluindo sulfetos, óxidos, silicatos e molibdatos, entre outros, com U variando entre 0,65 e 39%-peso; entretanto, um mineral específico de U não pôde ser definido, ocorrendo, provavelmente, uraninita criptocristalina. Há cerca de 76 Ma cessaram, segundo outros autores, os processos magmáticos na área da mina, iniciando-se o ciclo supergênico, em andamento até hoje, e responsável pela formação do perfil de intemperismo. Os agentes desse ciclo, principalmente águas oxidantes descendentes, sob condições ambientais, promoveram a dissolução oxidante de pirita e demais sulfetos, liberação de ácido sulfúrico e ataques variáveis e específicos a todas as fases minerais dos hidrotermalitos reduzidos/piritizados pré-existentes, transformando-os em hidrotermalitos oxidados com OHF (isentos de pirita e demais sulfetos). Originaram-se assim frentes redox típicas, separando os hidrotermalitos reduzidos dos oxidados, por interfaces nítidas muito bem definidas. As zonas de frentes redox compreendem faixas de 10-20 cm de largura dos hidrotermalitos reduzidos e oxidados adjacentes às interfaces e são os principais sítios da mineralização supergênica rica de U. Cinco tipos de frentes redox foram definidos por critérios geológicos, mineralógicos e geoquímicos, todos com atividade de tipo frentes rolantes. Os metais disponibilizados em solução nos processos de frentes redox de ataque ácido (desencadeado pela dissolução da pirita) são redistribuídos nas zonas da frente redox, de acordo com suas afinidades geoquímicas. U e Cd (como greenockita), principalmente, são enriquecidos na mineralização supergênica rica, em micro e macronódulos concrecionários de pitchblenda/uraninita criptocristalina; a grande maioria dos demais metais pesados e parte do U e Cd, além de outros metais mais raros e de origens problemáticas como Pd e W, são enriquecidos e co-precipitados com OHF na zona oxidada da frente; outros metais pesados mais móveis como, por exemplo, Zn, são em parte removidos em solução nas águas do freático e superficiais. Os ETRL fortemente fracionados preservam padrões típicos de rochas e hidrotermalitos alcalinos; os ETR intermediários e ETRP mostram comportamento próprio característico das zonas de frentes redox, incluindo enriquecimentos consideráveis e efeitos tetrádicos, típicos de especiação como íons complexos com ligantes aniônicos em meio aquoso supergênico. Estudos isotópicos do S de piritas hidrotermais e de uma segunda geração de piritas, que ocorrem exclusivamente no interior de nódulos de pitchblenda supergênicos, mostram, para as primeiras, origens de magmas máficos do manto superior e para as segundas, processos biogeoquímicos de fracionamento isotópico por bactérias redutoras de sulfato. Sob aspectos de aplicação, destaca-se o comportamento geoquímico-supergênico conservador de rápida reprecipitação e/ou imóvel de U, Th, ETR, Zr e demais metais pesados, tanto em ambiente redutor quanto oxidante, sendo, no ambiente oxidante, os OHF de baixa cristalinidade as principais fases imobilizantes.
Título em inglês
Not available.
Palavras-chave em inglês
Not available.
Resumo em inglês
The U-mineralization of Osamu Utsumi Mine in the SE part of the Poços de Caldas Alkaline Complex, MG, of Mesozoic age, was studied with field geological and laboratory mineralogical, petrographical and geochemical methods. It is a polygenetic mineralization hosted in leucocratic to hololeucocratic phonolites, nepheline syenites and their magmatic breccias, formed by superimposed processes of a specific hydrothermal event and supergenic alteration. The hydrothermal mineralizing processes occurred on a local scale and caused potassification, argillation and pyritization of the nephelinic rocks, transforming them into reduced hydrothermalites, along with their low-grade mineralization in U, Th, Zr, REE, F, Mo, Zn, Pb, Ba, and removal of mainly Na, Ca, Mg and Sr. The complex mineralization consists of disseminated impregnation and superimposed stockwork types; it is quite variable, thus indicating heterogeneous fluids and is genetically related to magmato-phreatic explosions and to the formation of subvolcanic conduit breccias. The chemical signature, including REE, indicates these processes as of post-magmatic consanguineous origin of final stages of the nephelinic magmatism. The mineralization of the disseminated impregnation type is generally low-grade (geochemical anomaly); a higher-grade mineralization occurs in the stockwork type in the breccias as matrices and cements, as well as fracture fillings. There were identified individual mineral phases and mixtures, including sulphides, oxides, silicates and molybdates, among others, with U-contents varying from 0.6 to 39 weight-%; nevertheless, a specific U-mineral could not be defined, probably there occurs cryptocrystalline uraninite. 76 my ago, according to some authors, the magmatic processes ceased in the area of the mine, the supergenic cycle, responsible for the weathering profile, started and is still going on today. The main agents of this cycle were oxidizing descending waters under environmental conditions, causing the dissolution of pyrite and other sulphides, the liberation of sulphuric acid as well as variable and specific attacks of all the mineral phases of the reduced pyritized hydrothermalites, transforming them into oxidized hydrous ferric oxides (HFO)-bearing hydrothermalites (without pyrite and other sulphides). Thus typical redox fronts formed, separating the reduced and oxidized hydrothermalites by very well defined interfaces. The redox fronts comprise 10-20 cm-wide zones of the reduced and oxidized hydrothermalites adjacent to the interfaces and they are the main sites of the supergenic rich U-mineralization. Five types of redox fronts could be defined, using geological, mineralogical and geochemical evidence, all acting in a roll front way. The metals released into solution by the roll front processes of acid attack (caused by the pyrite dissolution) are redistributed in the redox front zones, according to their geochemical affinities. Mainly U and Cd (as greenockite) are enriched in the high-grade supergenic mineralization in the reduced front zone as concretionary micro and macronodules of pitchblende/cryptocrystalline uraninite; most of the other heavy metals and part of the U and Cd as well as more rare metals of problematic origins, such as Pd and W, are enriched and co-precipitated with HFO in the oxidized zone of the redox front; still other more mobile metals, as for instante Zn, are removed in solution in ground and surface waters. The strongly fractionated LREE preserve typical patterns of alkaline rocks and hydrothermalites; intermediate and HREE show distinct behavior, characteristic of the redox front zones, including considerable enrichments and tetrad-effects, typical of a speciation as complex ions with anionic ligants in aqueous supergenic environment. S isotope studies of hydrothermal pyrites and of pyrites of a second generation that occur exclusively inside the supergenic pitchblende nodules show, for the former, origins of mafic upper mantle derived magmas and for the latter, isotopically light S, indicating biogeochemical fractionation by sulphate reducing bacteria. Under aspects of practical application, the conservative geochemical behavior of rapid reprecipitation or immobility of U, Th, REE, Zr and other heavy metals in the supergenic reducing and oxidizing environment seems important. HFO are the most efficient metal immobilizing phases in the oxidizing environment.
 
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Data de Publicação
2015-11-17
 
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