Evolução cristaloquímica do zircônio durante os processos de alteração hidrotermal e supérgena em rochas alcalinas: exemplo do Maciço de Poços de Caldas, Minas gerais, Brasil

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(1)UNIVERSIDADE DE SAO PAULO I NSTITIJTI DE GEoctÉrucms. uNIVERstrÉ TouLotJ sE. ttt. PAUL SABATIER. EVOLUçAO CRISTALOQUírU|CA DO Z|RCONIO DURANTE OS PROGESSOS DE ALTERAçÃO HIDROTERMAL E SUPÉNCENA EM ROCHAS ALCALINAS: EXEMPLO DO MACIçO DE POçOS DE CALDAS, MINAS GERAIS, BRASIL LAURE DUVALLET. Orientadores: Prof. Dr. Adolpho José Melfi ìt ¡A lvl. tr. François Martin .. TESE DE DOUTORAMENTO COMISSNO ¡ULGADORA. Nome. Presidente:. Prof.. Dr.. Adolpho José Melfi. Examinadores: prof.. Dr.. François Farges. Prof.. Dr.. François Martin. prof.. Dr. Joseph Baudracco. Prof.. Dr.. Assinatura. Milton Luiz Laquintinie Formoso. SÃO PAULO 2000. '' òo. Ouà.

(2) UNIVI'RSITÉ TOTJLOTJSI' I II. UNIVERSIDADE DE SAO PAULO. PAUL SABATIER. INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS. FR.ANÇA. BRASIL. DEDALUS-Acervo-lGG I. lllil. llill. ililt ilil iltil ililr ililt. ilil llil. llill. lllil llll. lll. 30900005370. EVOLUÇ,,{O CruSTALOQUÍ1U¡CA DO ZIRCOXTO D1IRANTE. oS PROCBSSOS DE ALTERAÇÃO HIDROTERMAL E STJPÉRGENA EM ROCHAS ALCALINAS: EXEMPLO DO MACIÇO DE POÇOS DB CALDAS, MINAS GERAIS, BRASIL.. Laure Duvallet. Orientadores: Prof. Adolpho José Melfi. M. C. François Martin. U"o. .r'òü. o'o' ii / -J ttl¡u;r)'['Ja:þ'. í ,';¡''j t ø/;i ',2 r'.' ",7 t-3.i,.. \.J. TESE DB DOUTORAMENTO Programa de Pós-Graduação em Geoquímica e Geotectônica. São Paulo 2000. --. .. (-ì. ?.2''.

(3) SUMÁRIO nÉsunrÉ. 6. RESUMO. I. ABSTRACT. 10. AGRADECIMENTOS. t2. INTRODUçÁO GERAL. t4. l- Mobilização c rcdistribuição. l4. do zircônio durante os proccssos de âlterâção O Zr na alteração hidrotennal Ì-l-a Definição dos processos de âlteração hidrotemìal l-.t-b Compofamento do zircônio durante os processos dc altctiìçâo lìidrotennâl l-2 0 Zr na alteração laterítica l-2-a Definição dos processos de lateritiTåç¿io I. -l. l-2-b Perfil laterítico l-2-c tsalanço de mâssa de um perfil late¡ítico l-2-d Colnportâlnento do zircônio em tneio supórgeno. t4. l4 l5 l5 l5 l6 l'1. t7. 2- Consequências econômicas e geoquírnicas 2-l Interesse econômico do zi¡cônio 2-2 Interesse geoquírnico do zircônio. l9 l9 l9. 3- O interesse do maciço de Poços de Caldas. 20. 4- Objetivo deste estudo. 20. 5- Plano de estndo. 2t. METODOLOGIA EMPREGADA. 22. l-Arnostrâgem. 22. 2-Técnicas de a¡tiáLliscs 2-l Aniilises quûnicos 2-1-a Análise quínrico global ou sobrc fração 2-l-b Análise quûnico sobre fases rninerâis 2-2 Técnicas dc :rnírlisc rnineralógica 2-2-a Difração de raios X 2-2-b Microscopia ótica 2-2-c Localização do zircônio - Mimoscopia Eletrôlìica de V¿r¡edrra. 23. 24 25 25 25 ),5. QU.{DRO DE ESTUDO. 26. Ì- Situação geogniLfica. 26. e climática. 2- Contexto Geológico. 2-l. Rochas alcalinas. 24 24. 21.

(4) 2-l-â A rninerâlogiâ 2- l-b A quírnica. 30 30 32 34. 2-2 Altcração crdogena (hich otcrural/rnclâsorrâtica) 2-3 Alteração sÙpórgcrâ (lâtcrítica) 2-3-a Distribüição das b¿ruxilas c clos s¿rprolitos no rnâciço dc Poços do Câldâs 2-j-b Quirnica e urillcralogia das lâtcritâs. l(¡ 1'l. MORRO DO CRTSTO. l-. Situâção gcogliilicâ. 40. 4l 4l 4l. 2- EstLrdo clo pcrfil MC 2- I Estuclo (lo tirgr¡¿ìílo do lnoüo (lo Cflsto 2- I-â Qrírìrica 2- t-b PetÌologia ,-l-b- l Corìstituilrtcs lìriìiorc\ 2- I -t¡- l<x lìeldspalo 2-l -b- I -Þ Feldspatóitlc 2- I -b-1-X Clilopiloxônio 2- I -b-l-ö Zircorìossillcâto 2- [-b-2. Milcrlis. 12 4)-. 42 44 4,5. 46. ¡rccssó¡ios. 2-l-b-3 Coùchrsâo. e seqiiôrìcia clc. 50. cÌislâlizâçâo. -56. 2-2 Os horizolltcs do âllcr¿ìç¿io 2-2-a Estùdo petrogr¿ifico dâ âltcritâ 2-2-a- L Evoluçâo da cotnposìção qLrímica. 56 59. 2-2-â-2 Conìposiçâo lnilerâlógicâ 2-2-b Locirliz;rç;ro r.lo Z¡ nir bi¡l\irl 2-2-b- I Cór'lcx de âllcmção do tinguaíto (âlìrostla MC2aâlt) 2-2-b-2 Bauxilâ (arnostras MC2b, MC2c c MC2c) 2-2-b-2-<x MC2b. 2-2-b-2+ MC2c. rìlo. (¡(¡. 6u 6fì 75. 2-2-b-2-1 ConclLrsão 2-2-c Loc¿ìlizâção clo Zr nâ nrogrftahu¿ì âtr'¿rvcssârÌdo o 3- O pcrhl PCMC do. 60 64 65. pcrfl bauxilico (arnostla MC2d). o do Clisto. tì0 fì0 f,i9. 4- Sírìtcsc clos rosult¿ìdos do cstudo dos pcrlìs bâLlxítìcos do nolro (lo Cristo. IO7. PEDRA BALÃO. 1r0. l. - Situ¿ção geográ fica. I t0. 2- Esludo (Lo pcrlll (lo altomção ptr 2- l Estudo do hùâru'ito 2- l-b Potrologia e cornposição qrrímica dos difcrclrtcs constil.lllulcs llìlllc¡ais. I Constittlirìtcs. 2-2-b-l 2-. -c{. l0. l. 2- l-a Quírnica 2- l-b-. I. I l0. rìì¿ìiorcs. lìcldspato. l-b-fl Fcldspâtóids. 2-l -b-1 Clnroprloxônro. t t3 I t3. I. 13. l4 t ló. I. 2-l-b-ô Eudiâlita 2- l-b-2 Miner¿ris acossórios. t ttt. 2-1-b-3 Scqiiôrìciâ dc cristalização. 125. 12.4. l.

(5) t26. 2-l-b-4 Conchrsões sobre â lnincralogia do hrjaurito 2-l-b-5 Colìclusão: estoquc inicial de Zr do lL¡aurtto. 126. r26. 2-2 Est[do pctrográfico dâ ålteftìção do lujâurito 2-2-a O filão cscuro. t26. 2-2-b Altcração hidrotennâl parciâl do lujaurito 2-2-b-l A nefelina 2-2-b-l-u. Trânsformaçâo da ncfelina erÌ nâtrolita Na:Al:Si,¡Or,,.2ll:O. 128. 2-2-b-l4l Transforrnaçâo da nefclina crn analcilna (NaAI:Si:O¡.FI:O). (Na3CaCOr[AlSiO.il:]) c. Eudiatita. outr-¿s f¿ìscs nâo. idcntilicadas.. 2-2-b-2 2-2-b-2-c, Transfornìaçâo em catapleiitâ 2-2:b-2-þ Transform¿ìção em mincral X (goorgcclìaoita?). NârZrSi1O,,.2FIrO * urineral Y ''. identificados 2-2-b-3 Conchrsões 2-2-c Alteraçâo supérgena 2-2-c-l A lefelina 2-2-c-3 A aegirina 2-2-c-2 A rÍìrlolitâ 2-2-c-4 O orloclásio. l2{r t),9 c¿ìnclrlita 130. 132 132. outros lìirìcrais ¡ìio 133. 144 145. 146 148 148 150. 2-2-c-5 Eudialita, catâpleiitâ. Mincral X c otltros rnrnor'¿ìis zircouifcros não idc|tificaclos o|iuudos. eudiatita alterâçâo alterita. I5l. da alteração da. 2-3 Os horizontes de 2-3-a Apresent¿rçâo da 2-3-a-l Descrição rnacroscópica e 2-3-a-2 Evolução da composiçâo química na escala do 2-3-a-3 Estudo dâ 2-3-b Localização do Zr no saprolito de Pcdra. rnicroscópica perhl rniueralogia Balão. sPB4 2-3-b-2 SPB5c 2-3-b-3 SPB?. SPB5C Balâo. 3- Síntese dos resultâdos do estudo clo perhl saprolítico de Pedra. Balão. MORRO DO TAQUARI. moÍo do Taquarr. or¿unento TAQB. 2-l-c Trincheira D 2-2 conclus¿ìo 2-3 Estudo químico c pctrográfico dos diferentes ùrâterjais ellcontnxlos no nìorro do Tâqù¿ìri 2-3-a O c¿ldasito. 2-3-â-1DefitÌiç¿ìo 2-3-a-2 EstrÌdo petrográñco. 170 179 183. 187. 190. )- csludo do rnttcrial do ¡norro do litquÍìri 2-l Apresentaçâo dos diferentes âlloralìrentos 2-l-â TrinclÌeira A 2-l-b Trincheim B 2-I-b-I AIìor¿unerto TAQUB 2-l-b-2 Afl. 162 163. 2-3-c Arúliscs quilricas dc fraçõcs gr¿urulornótrìcas da ¿unost¡a 2-3-d Locâliz^çâo do Zr no filão quo âtrâvessâ o perlil saprolítico dc Pcdra. Sttuação gcográfìca c aprosent¿ìçâo do. 156 160. t62. 2-3-b-l. l-. l5l l5l l5l. r90. t9l t92 192 193. r93 195 195. t97 t97 t9'7. t9'/ 198. 2-3-a-2-u TAQUAI. 198. 2-3-ã-2-$ TAQUDI 2-3-zt-2-7I ÃQ2e'. 201. 2-3-a-2-ô CNEN3. 203 205 4.

(6) 2-3-a-l Cornposiçâo quírnicâ. Conclusõcs Fc-Mr. globâl. 20'7. 2-3-â-4 2-3-b Filão cscuro. 2lO. 2ll. global 2-3-b-2 Cornposição nincrâlógica. ),ll. 2-3-b-l Cornposiçâo quinùcâ. TAQUD4 cscuro. 2-3-b-3 Estndo mìcroscópico dâ arnostr'â 2-3-b-4 Localizâção do Zr no filâo 2-3-b-5 2-3-c Roclìâ 2-3-c-l Cornposição quÍrnica 2-3-c-2 Composiçâo 2-3-c-3 2-3-d Saprolito dcscnvolvido sob¡o â roclìâ 2-3-d-l Conìposiçâo quimica 2-3-d-2 Conrposição Ììrincrâlógica. Conclusões pot¿issica. global rninerâlógicâ Conclusão pot¿issicâ globâl glob^l. 212 212 215 220 221. 221 223 225 226. 226. 22'l 2-3-d-3 Localizaç¿ìo do ZÌ no sâprolito do rnorro clo Taqua|i (anìostras TAQUD2>. TAQUBI e. TAQUB22) 2-3-d-4 Conchrsões. 3- Sûrtesc dos ¡csultâdos do estudo do ntâterìâl do rnonn do 3-1 Os filões :l- l -â O. hidrotennais câldasito 3-l-b Filão escu¡o Fc-Mn 3-2 A onc¿ixaÌìte 3-2-a A rocha potrissica 3-2-b O saprolito 3-2-c Conclusão. CONCLUSÕES. GERAIS. 230 238. Taquari. 238 238 238 239 239 239 240 240. 242. CONCLUSOES SOBRE O COMPORTAMENTO CRISTALOQUÍMICO DO ZIRCÔNIO DUIìANTE OS PROCESSOS DE ALTERAÇÃO DE ALGUMAS ROCIIAS ALCALINAS DO MÄCIÇO DE POÇOS DECALDAS 246. REFERÊNCIAS BIBLIO GRÁFIC¡\S. 250.

(7) RESUME Ce trâvâil a porlr but d'éhldier le comporterncnt clu zirconirun arr coLr¡s cles pÌocessus (l'iìltération endogèue et supergèûe de roches alcâlines d¿ns. le nrassif dc Poços de Caldas. Minas Gcrais. Brésrl.. Ces. roches alcalines corìstituent des objets d'étudc paÍiculiòrcrncrt intércssânt. dans Ic dornaine des altérations Post-mâgmatiques, du fait dc. lerr minéralogie en Zr tout iì fait exceptionlcllc ct de leur facile alté¡ation. sous. un climat subtropical. Dans cette région, pour dcs conditions climatiqr¡es et géomorphologiqucs óquivalcntcs. iÌ cst possiblc. de distinguer des processus d'alténttior sélectifs essenticllemcnt contr'ôlés par des factcurs iutcmcs tcls que la. nâture et l¿ texture de. la roche mère ainsi quc son degré d'affcctation par les. processus d'altératiolì. Itydrotherrnale. PouI cettc raison, trois sites d'étude permettant d'ilhrstrc¡ trols contextes d'évolution dìstincts, âu travers dc prolils d'altération développós sur des roches alcaliues riches eu Zr. ont ótd choisis:. -. Mor¡o do Cristo: syénitc néphélinique rnicrogrenue (tinguaïte) exenlpte d'altér¿ìtion d'originc endogène, dont. lâ luinite (zirconosilicate) est principâl potteu de Zr. I'acgirinc âyânt une. pa-rticipation accessoire,. -. Pcd¡a Balão. : syénite néphélinique grenuc (hùavrite), paÍicllcrncnt hydrothcnna.lisée, dont. la. de Z¡ prélatéritique est complexe: l'cudi¿rlyte (zircorosilicâtc). et. paragerèse tniltémle. accessoi¡ement l'aegirine constitùent les minéraux zircouifères magrnatiqucs. la catâpléiite et. auûes zirconosilicates non identifiés provioennet de l'âltóratiorì hydrothermâlc partiellc de l'eudialyte. -. ;. Mono do Taquari ; syénite léphéliniquc totâlcmelìt métâsonìaliséc (( lochc potassique )) dont l'unique phase porteuso de Zr est um zircon uranifère, Ce site cst, en outrc. traversé pâr. de. nonbreux mâtériaux filoniens d'origine hydrothermale. témoignânt dc I'intcnsité de. ces. pÍocessus dans cette région du rnassil. La tillgu¿ìÎte de ntorro do Cristo géuère ruu ópais luauteâLr traLrxitiquc. tandis quc la lujavritc. cle Pcclra. Balâo se translorrne eln ùne saprolite bâuxitique à kâolinite. peu épaisse. et. Iìrìalentent. lâ roche potassiquc du rnorro do Taqrnri s'âltòre em une épâissc sâprolitc bauxitique. ¿ì. illìte. Les études chirnique. minéralogique et morphologiquc dc nornbrcux éclìantllons. Icprórcutârìt los différcnts faciès constitlttifs d€s perlils d'altérauon. ort pcnnis dc rìoûtrer quc daos ces tlois environneurents. le zirconium libéré des stnlctures des minóraux primaircs et hydrothcruraux. par dissohÌtiolì incotrgluente. srrit. différents itinérâires et se relrouve (au moins en panic) co¡ccntré fo¡mes difié¡entes. -. d¿rns. lcs rnatériaux d'altóratiorr sous des. :. dans la baLrxitc de. tnoro do Cristo. la dissolt¡tiorì ilìcolìgnrcrtc dc Ia hainitc gélòr'e urc phasc. Zr-Ti dans la zone de trânsiliorì roclìc-bauxite, cellcs-cr évoluant pour I'orrne¡.. clans. a. lâ bâuxile 6.

(8) $ensus ttr¡cto ün plâsnìâ dzrtìs lcquel. zr sc tror¡vo. sous rruc l'or¡nc rlc t¡pc baclclclcvitc en. adsorptior à l¿ì surfâce des cristâux dc gocthitcl dans les saprolitcs clc Pcdliì Bâlâo ct rnorro do Taquari. lc zircorriuru sc rcttol¡\,c sous fo¡¡rc cl'un. plasrna Zr-Si de compositioû variable avec ulì râppor1 ZrlSi cornpris cntrc l.a) ct saprolite de Pcdrâ Bâlâo.. il. 2.6 Drns. lâ. â été possiblo d'idcutilicr. la pr.éscncc dc zckzcritc cr tlc zi[cou. qui. sont des tninémux ncttcltìcrìt sccondaircs. Dans ccs saprolitcs. on rcncortrc. igalcrìcnl. mais cn. quantité rnoins ilnpo¡lârrte, dcs phases utiqucnìent cornposócs dc Zr. suggélant I'cxislcltcc. soit. d'rure évolution du plasrna Zr-Si (par lixiviation tardivc dc St) r,crs Lru plasma (peucôtre dc. l¿ì. rnêmc. natt. Zr. pr¡rcutent. e quc cclui dc la bauxitc clo nrono do Crislo). soit rlc nr¡cloclouraincs. concspolldant â dcs tnicrosyslètncs dont lcs conclilions góoclìir¡ìiqucs localcs \'âlrcn{ ct iIlflucnt srlr le comportment dc Zr.. Finalelnenl, il apparâît quc dâns es trois contextes étudiés. il y de Zr d¿uts les lnâtóriaux d'âlténtion srpergènc. rnalgré as r¡robilisation. ¿ì. pcrsistancc. tout dü llroir'ìs p¡r.ttellc,. ¿ì. pârtir dcs rnìnér'aux prinraires. IÌ. igâlernent été constaté. que Zr sc localisc clans Ics zoncs d'acculnulatiou cu Fc ct Ti. Lc tatt quc Fc,. Ti. a. et. Zrdemeurent dans ces matériatx sccoltdaires. montrsnt qu'ils possòdent lc môrnc caractèrc r.ésrclucl clans la. globâlité de ces processus d'âltération supcrgène. Dc plus.. il. â été obscrvó I'cxistcucc cl'urc sógrógation. systélnatique entrs les zottes zìrcolúfères ct les zolìes à Mlì, Al ct rnilléraux argilcux. prouvânt âinsi qLr'il pas amnité entlc ccs élélnents, ni adsorption dc Zr. ¿ì. la surfacc cle la gibbsttc. oLr. rlcs muréraux argilcux. ¡'y. a.

(9) RESUMO Estc traballto propõe-se acon]p¿uìlÌâr o col,r'ìpoflålnento do zircônio. (l. Ì¿ìntc os processos dc alteraçlìo. cnclógena e supérgena de rochas alc¿rlinas do maciço de Poços cle Câldâs. Mirìas gerals,. llrasil. Estas roclìas. constitucm objetos de estudo particulzrnnente ilìteress rte, no câmpo das Îlterações pós-ruagnráticas, por âpresenlaren uma excepcional mineralogia do. Zr e por serem dc fácil dissolução sob condições de clirna. subtropical.. Nesta região, para condições clirnáticas e geornorfológicas eqrÌivâlentes,. é possívcl distinguir. processos dc alteração ssletivos essencialmente controlâdos por fâtores intcrnos t¿ris como o tipo dc rocha nì¿ìc. e sua texlura, e a intensidade de atuaçâo dos processos de âltcrÌìção hidrotelllal. Por cstâ razão, for¿un cscolhidos três sitios de estudo que pennitem ilustr¿r Íês contextos de evolução distintos, âtravós de pcrfis de. altenção desenvolvidos sobrc rochas alcalinas ricas em Z¡:. - o lnorro do Cristo:. nef€lina sicnito rnicrograuuler (tinguâito), não âfet¿ìdo pelâ âltençâo. endógen4 no qual a haínita (fluorozirconossilicâto) é a principal fase portado¡iì do Zr. seguida pela aegirina, que tem participação acessória;. - â Pcdra B¿lão:. nefelina sienito grânula-r (lù¿rurito), pârciâlmerìte hidrotennalizado. cuja. paragênese prélateritica do. Zr é cornplexa: a cudialita (zi¡ conossilicato) e accssoriâlnentc. a. aegirina são os minerais tnagtnáticos, â cataplciitâ e outros zirconossilicatos lño identificâdos provém d¿ alteração hidrotennal parciâl dâ eudialitâi. -. o rnolro do Taquari: nefelina sicnito totalnente rnetâssornâtizrdo , "rocha potássica". na qual a única fase portado¡a de Zr é. tm. zircão uranífero. Este sítio é, ainda, âtravcssado por numerosos. materiais dc origem hidrotornâl testelnurùnndo a intensidadc dcstes I'cnôrnenos nesta regiâo do lnacico.. 0. tin$taíto de mor¡o do Crislo gerâ uur cspcsso lllanto bauxitÌco. enqu¿nto o lujaurito de. Balão transforma-se om um saprolito bauxítico coln caolinita, pouco espesso. c. filìâlrncntc.. ¿ì. Peclra. roclìa potássicâ. do tnorro do Taqua¡i altera-se ern um espesso saprolito bauxitico corn ilita.. Os estudos químico, mineralógico e rnicronrorfológico de nurnerosas âlnostras. ¡cpresent¿ìltdo. os. diferentes fácies que constituc¡n os pcrfis de alterâção, pemritiran lnostrâr quc ncstes três âlnbictìtes. o Zr. liberado. d¿t. estn¡tr¡r¿ dos rninerais primários e hid¡otcnuais, por dissoluçâo incongntente. seguc clifcrcntes. Itineftirios e reencontra-se (€ln parte pelo meuos) concentrâdo nos rlateriais sccund¿irios sob diferontes lornras:. -. ¡ìa bauúta do lnorro do Cristo, â dissolução ¡ncolìgruente da lìaínita gera uura fase. Zr-Ti rn zona. de tr¿Ìnsição rochâ-bâuút4 quc rìo decorrcr dâ âlte¡"ção evolui para forrna¡. na barLxìta .rsrsü,r s/,'¡c1o, urn plâsma o Zr encontr¿-se sob forma clc tipo baddeleita ZrO2 eur adsors:io na supcrficre. dos crisllLis dc gocthitt:. 8.

(10) -. nos saprolitos de Pedrâ Bâlâo c do lìlorro do Taquari. o Zr cncoltrâ-sc ua lolrùa dc Lìltì plasrnâ. Zr-Si de cornposiçâo v¿ri¿ivel corn. r¿ìzâo. Z¡lSi cutrc l-6 c 2.6. No saprolito clc Pcrira tlalâo.. forallr identificados. crn algrurs câsos. zckzcntc. c. z]lc¿io.. q c sâo rniltcritis. ¡t¡tldanÌcntc. sccundários. Nestes saprolitos, aillclâ encolltrârÌr-sc. cnì quâutidadc ¡ncnor. firscs conÌpost¿ts t¡nlcâIìlerlto dc Zr. sugcriudo iì cxlstôrlciâ orâ dc urna cyoluç¿io (lo plaslra Zr-Si (pol Jirir iação tardia. d¿ì. Si) parâ unl plâslna Zr (talvez evoluildo dc forna scmclhanlc. do lnono do Cristo). or¿ dc microdotnínios corrcspouderdo. ¿r. ¿ì. crìcontlÍtdl ltiì bauxitâ. rnìcrosrstcnl¿rs cLrjas coudiçôes. geoquimicas locais va¡iarn c r¡rnucln no colnport¿utÌonto do zlloônlo.. Vê-sc cntão, qne nos trôs contcxtos estüdados. hii pcrsistôlcia. pclo lÌrclìos Þarcral. dcste elemento nos lùatcriais do alteração supérgena apesâr da sua mobiliz;rçâo a pattir dos ntitìcr¿ìis pri¡nár'ios. Obscrvou-sc. ainda, que o Zr localizr-sc nas zolìâs dc âctutìulaçõcs cnr Fc c Ti. O lâto do Fe.. Ti c Zr. penn¿ìnecercln llestes lnâterìais sccund¿irios. lnostm quc cles possucrìì o mcsmo c¿rftiter. residual na globâiidadc dcstes proccssos dc altcrâção supórgeua. Alónl disso. nota-sc íì cxislê cia de. umâ scgreg¿rção sistemática clÌtre zoras zi¡conife¡as c zolìas. col. Mtr. Al orl nrillcrais argilosos,. provando assilìl quc rúo h¿i afi[idade elìtre estcs clelncntos. c nerll adsorsâo do Zr na srrpcúÍcie da gibbsitâ ou das argilas..

(11) ABSTRACT Thc ¿im of tlús work is to study thc bellaviour of zi¡conìuur during proccsscs ol'ctttlogcnoLts and supcrgoneous wc¿thering associated. witlì the alkaline rocks fro¡n tlrc Poços dc Caldas caldcira. Milras Gcrais,. Brazil. Thc alkaline ¡ocks constitute objects of pârticular irtcrcst. because of thcir cxceptional. In. fol. post-rnagrlìâlic $'catlrcring stLtdies,. Zr mineralogy and thcir wcatlterability in subtropicâl clinìâtc conditiolrs.. Poços dc Caklas,. for equiv¿ìlent clirnâtic and gcourorplìologicâl collditiols. it is possiblc fo. distinguish selective weâtlìering processes prinì¿ìrily conlrollcrl by internal fâctols âs nâtì.rrc ând tcxttÌrc of fhc. be{ rock ancl its degrec of âssigrrncnt or rot assigrunent by thc ploccsses of ltydrothenlal rYcâthcring For this re¿son. tluee sites of study lì¿ve been choseu ¿ìllolving to illustratc three distirrct coutcxts of cvoh¡fion tlìrough weâtlìcring profiles developcd on Z¡ rich alkaline rocks:. -. lnorro do Cristo: rnicrograined nephclinic syenitc (tinguaite) cxempt o[ endogc¡ror.rs wcalhcring. orÌgin, in wlìat hainite (zirconosilicâte) is thc principal Zr host tnincral. and acgirirtc ltas na ¿ccessory paÍicipation;. -. Pedra Balâo: grained lephelinic syellite (lujavrite), p¿ìrtially hydrothenuzrlizcd. $'ltosc prelateritic Zr lnineral paragenese is complex: eudialyte (zircorìosihcatc) and ¿rcccssory acgirinc are lnâgmatic nrinerals, cataplciite and other lìot identified zircouosiltcatcs are fiorn eudiâlyte hydrolhennâl wcallìcring:. -. n'toffo do Taquiui: colnpletcly nìetasornÍrtize. d syenilc ("potassic rock"). rvltosc ortl). Zr. host. rnineral is umnilc¡ous zircon. This ârca is crosscd by a lot of hydrotlìcrÌnâl filortaÌ rnâtcrials indicators of thesc processes intensiry.. Morro do Cristo tinguaitc ûansforrm in a thick bauxitic rnârìtle. rvltereas Pcdra Bâlão hÙaYrite trârsfor¡ns in a thill bâuxitic saprolitc r.vith kaolinite. and. hnall'. morro do Taquari potassìc Ìock Ncathcring generates. a thick bauxtic saprolito with illite.. Chemical. mincralogical and rnorphologrcal stüdies different facies of tlìc weâthering profiles. allorvcd to slìow llìat. of nunrerous s¿ìmples. rcprcscntâtivc of. ir. thesc three tnvirorllncrts.. tlìe. Zt lclcascd from. the su'ucture ofprirlary and hydrothe¡rnal rninerals. by incongment dlssolution. hâ\'c dìffcrcltt jtincrarics and ls fourd (ât least pârtly) conccnlratcd in slÌpergeneous lraterials in different lonns:. - i¡l norro do Crìsto bauxite. hâinite incongruent dissolutiol gencratcd Zr-Ti pltasc in rock-balt\ite trârsition zonc. tlìosc evolving to form a plasrna in which Zr is of b¡ddelcvitc type fonrì in âdso¡?tion on thc surfâce of tlìe crystals of goethiteì. -. irì Pcdrâ Bâlão arìd mor¡o do. T¿ìquâ-ri s¿rprolites.. Zr. corìstitütes. a Zr-Si plastna ol'variable. composition rvith a ZrlSi raúo ranging bctlvcen 1.6 ancl 2.6. Zircot and z-ckzcritc. obvioLtsly. l0.

(12) secondary lììi¡erals. lìâve bectr idcntificd in somc of thcsc plìâscs iu Pcdrâ [Jalâo sítprolitc. In. thcsc saprolites. o[c also rnects. but. i¡. it cxists. or an cyohÌtion of plasrna Z¡-Si rorv¿rrds tì¿rtr.rrc tlnn i¡l morro do Cristo baLrxite). cvcn lliclodonlairrs. suggcsting thât. identical. o lv nlaclc up of Zr. u ZI plnsuu (]rcrlìaps of. less sjgnillcanl qr¡anl¡(\. p]rascs. corrcspolìding to. rnicrosysterns whose locâl gcochcmical conditions v¿uJ. ¿rnd ilnplicatc dillblant bchavior¡r'ofZr. witlìiu tlìe. s¿une m¿ìtcriâI.. It appefìrs tlìat, in thcsc tlìrcc studlcd colìtoxts, Zr rcmaius. at least iu pârt. iu supcrgcrìeous ucâtlìered rnâterials. despito it lÌad been mobiliscd frorn prìrnâry rnilcriìls. Morcovcr. Zr is notcd to locatc in tlìe zoncs of acculnulation of Fe âlld Tì. Thc fâct that Fc. Ti and. tcstifies that they. Zr rclrìíu¡ì lrì tlìcsc sccondan nrîtcrials. luve idclìtical rcsidrnl clnrâcter in tlÌe globality of thcscs. sllpergencolls weâlhering. Finally,. it lns. pÌoccsscs of. been observcd a systcÌnatic segregâtlon bctivcon. Zr zones. and Mn, Al ând clâyey zoûes, proving tllat llìerc is no ¿ìfiûity bctlvcen thcsc clcnìents. nor adsorption. ofZr. on gibbsite and clay rnincrals..

(13) AGRADECIMBNTOS Nesta oponüìidade, gostariâ dc exprcssff mcus sirìceros âgradccirnclìlos ¿ì todas as pcsso2rs. o. cntidades que participâ¡ânì da rcalização dcstc trâbalho. ora pclas suas cornpctôrrcias cicntificas. ora pcla srn presença ao dia a dia.. À CApgS (Fundação Coorrlenação de Apcrfeiçoarnento (Fundação de Alnparo. ¿ì. clc Pessoal cle. Nivcl Superior) e ¿ì FAPESP. Pesquisa no Estado de São Paulo). que contribLrirârn decisìvanìcrtc parâ a ¡cali,/itçiìo. destc trâbâlho, com a concessão de auxilìos linancciros.. Ao Prol Artolpho Josó Melh por tcr abcrto as poftas do Instituto de Geociências cla Universidadc de São Paulo pam mirn, e ter pennitido-rne descobrir algurs dos rnistérios do mcio tÌopicâI, graças a escolha do. toma d€ grande interesso cicntífico, a sua experiêlcia, em. particul. nos trâbâlhos de cânìpo quc [ora¡n ¡nuito. enriquecedores tânto do ponto de vista cientifico colno hurnano.. Ao Prof. Jean-Pol Fortuné por ter acolhido-me no scu laborató¡io cle Minéralogie et Crjst¿rllogrâplúe de Toulouse, assim como por ter per¡nitido-tne efetuar csta tcse cln cotutelâ corn o B¡asil.. Ao François Mafin. por ter¡ne oferccido a sua conliânça dcsde o iDicio c âo lorìgo. dcstâ. ¡naravilhosa avcntum. Ag¡âdeço-o tanto pelo setl rigor cieutÍ.fico. corno pelo seu dina[rismo c born l[unor.. À Prol Maria Cristina Motta dc Tolcdo por ter sido lìrilìlm clìâ-rmosâ c amigável hóspcde nestâ terrâ desconhecida. Agr¿deço também pelo seu esforço. el. lne enterâr rìcstc pais c com a própria Univcrsida{c de. São Pâülo.. Ao François Fontalt por ter compâItilhado comigo scu saber enciclopódico sobre os scgreclos. da. mineralogia, pela ínterpretâção das a¡uilises quílììicas efetrnclas por rnicrossonda cletlônica c pelÍìs tentativas de identihcação de tninerais mros, assin corno pela sua paciôncia rm lcitrrra lninuciosâ destc rìt¿ìnuscrito c nos c¿ilcttlos dc fonmrla estnrtur'âl. Tatnbém queria agt¿ìdecer Philippe dc Parseval, Michèle Reversat. Eldcr e Isaac pelas longas. nas agracl,ávets, horas passadas nâ frente. do tnicroscópio ao tentâr liberar âlgulnas lnlormâções das nìinhâs. alnostras sob o feixe de elétrons scm as quais estaria beur pobre lrojc. Quero tâtÌìbénì agrâdeceÌ Verônica pela sua a¡niz¿de, suâ gentilczâ e seu caloroso lâboratór'io dc prcparação de amostlns. ¿rssilu colno o Sartnel e o Mârcos.. t)..

(14) Ao Philippc Ildcfonsc c ao Fmnçois Farges por tcr'-rnc oferccido r¡nr por¡co (lo scu tcrnpo para iniciar-rne âo rcfinarncnto Rictveld e à cspetroscopia dc absorção X. assjrì corùo o Jcan Dclviguc quc ne cnsinou a identificar processos de tr¿uìsfonnação hidroterml dos mincrais ao uricroscópio óllco cut lâtuinrs dclgadas; agradcço eles ainda pela sinrpâtiâ que rne testelììrurlìâr¿ìr'lì. Aos Didier Béziat, Picrrc Monchoux, Francis Tolon. Bernard Moine. Daniel Alcncio pclas. suas. sûnpâtias e pelas notas sâbcdoras quo rne crriquecerarn no decorrcr dos turos.. llm. abraço especial para as C1lristine(s), Beti, Martâ c Clat¡dctc quc foram rnillhas compâûheiÌas de. quarto aqüi em São Pâr o, e com as quaìs atnìvós da convivêucia [¿rscer¡ runa gr¿ndc âmiz-¿ìde.. FinâInente, um grande obrigado â todos os cornpânheiros de trabalho e dâs noitâdâs. tanto. os. brasileiros corno os franceses, colornbianos. italiânos. cspânhóis. fal como os arnigos dc semprc. c rninha querida farnília pelâ suâ presença, scu carinho. sua alegria c os bons rìornertos de e\'âsâo divididos jurtos..

(15) INTRODUÇÃO GBRAL Os plocessos de trânsfonnação das rochas corespondcur a fcnômcnos dc reequilibrios cla paragôucsc. rnincral pritnziria. quaûdo süblnctidâ â condições diferentes claquclas clc sua fontìaÇào c da suâ coloclÇ¿io. Estâs tramformâções ocorletrì atävés de reações fisico-quirnicâs quc pcrmitcrn. a. elLnrnação (lc ccttos. elementos rnóveis por dissolrrção dos n]iuerais prirn¿irios (lixiviâção) e sinìLrl tanc¿ì men re a relcnçâo (le outros. elementos, mc¡ros móvcis ou nlesmo itnóveis, quc podelù gcrat lninc¡ais scculldários por ncofonuaç:ìo ou tÌansformação. Estâs reâções são controlâdas pcla açâo de soluções cujas tcrnporatrra e cornposição química são os p¿ìdlÌÌetros fundamentzris quc. clratcriz. ìl o cornponlrrncnto gcoquírnico dos elernentos.. Portarto, parâ entender o compon¿unento dinârnico dc uln Olclncnto ó |cccssá¡io conlìccer âs fâses lninerâis constitutivas da roclìâ mãe, que retém esse elcrncnto, as condiçõcs clc liberaçâo e o cst¿ìdo cltì (luq o elomento se apresenta em solução, âssim como sua rcdistribuição nos materiaìs alterados crn fulçâo das condrçôcs cncontriìdas no :t¡ùbicIllc srrpirgcno.. O zircônio, apesar dc suâ relâtivâ âbundânciâ nâ crosta dâ Tcrra (Clarke de l8opprn. scgunclo Brontlow, 1979) foi, ató rccentelnente, alvo dc poLrcos estudos que ob.jetìr'avam dctcnninar seu colnportamcnto dinârnico nas condições superhciais. isto é uos solos. nos pcrfis dc alteraçào c nas formâções superficiais. Esse elemento tem sido, classicamente, considcrâdo como ilnobiliz¿do nos rne¡os supcrliciais o r¡ue.. usualmente, é explicado não só pela graude resistôncia. ¿ì. dissolução apresentada pclo seu principaÌ utineral. o. zircão (ZrSiOa), rnas tarnbéln pelâ baixa rnobilidade lúd¡olitica de scus ions Zra' e ZrO'e. Eh existentes nos rneios supérgenos - KS Zr(OH)¡ =. 6.. 10-38 e. KS Z:.O2(OH), =. j.. nâs. 10-'?6. cotìdições cle pH. - (L¿tilner. t952).. Estes fatos, justific¿ìm plenalnente a utilização do Zr como elerìlento de referência nos c¿ilcülos dc balanço cle massâ. ("isozircô[io") aplicados iì perfis dc alteraçâo (Freyssinet,. 1. MOBILIZAÇAO. E. 1994).. REDISTRIBUIçÂO DO ZIRCÔNIO DURANTE OS PROCDSSOS D[,. ALTERAÇÃO. l-l. O Zr na alter¡rcão hi¡lrot¡r¡m¡l l=!;iÌ=pq4]Igæ:q.oåp-!-o,çesso_s=qg3lf -e,rjtÇ¿tg]rid¡_9.!c-r414. (. O termo hidloteruìâl. est¿i. rclâcionâdo. ¿ìs. circulaçõcs dc águas quertcs associaclas. ¿ìs. clapas ltÌìâis de. tlm evcnto n'ìagmático ou àquelas proveÙcntes da cÌislâlizìção dc Lrn nragrna c às fontes que eventuahnente resùltar delas. Estas soluções lìidrotennâis. cle 100-400"C elcnìentos, como por exemplo Fe. Ti. cu. Pb. Zn. sn. I-lg.. u.. e sob pressâo. colltéln. poclerrr. d¡\,ersos. etc. cùâ odgcrn ó do próprio rnagrna oLr. roclìas encâixantes, os quais podem. crn seguida. precipifâr c se concerltrâr cm lìlões. ). clas. fFoucault et Râoult. 1984).. ll.

(16) A. passagem destes flüidos atrâvés das roclns ellcai,rantcs podc tambétn gerat, ltestâs Ìoclìas.. proccssos dc alteraçâo lnetasomllticos. Trat¿ì-se de lfansfornìações no estado sólido clevida â clevaçâo dâ temperâÎula c/ou da pressão, corespondcndo. a modihcação (lnetasomâtose) dâs composlções químrca. e. rnincralógicir globais dâs roclrâs or¡gintis.. l=-:=!-!. =Qa!rjo_¡arrÞlt!0=çlg-Z!rc!!*Ug:q.q!itrrlg,q. ss.o=.(þ.al!qri!ç!.¡_q-_þ!.d..r.S!.ç,.¡..r!4.1. Zr é considcrado como um elemento imóvel dr[ante. os mccanismos de inter¿ìç¿lo {ìuido hidrotenna]-. roclìa (Fil ow-Bates and Stumpf l98l) e foi, por conseqiiênciâ, Lltilizâdo como indicador da rocha ignca geradorâ dos nìateriais superficiais (Pearcc and C ur 1973. Floyd ¿rnd Winchestcr 1975. Flallberg 1984. Schwarz 1997). Alguns destes elemcntos "i¡nóveis" scrvilarn aincla corno basc dc diversos méto(los de quantilìcação das fàrsferênciâs de mass¿r druzrnte a deposiçâo clc mrnérios (Maclean ancl Kralicliotis t987,. Maclean 1990),. e de depósitos de ouro mesotenìral (Mountairì aud Williams-Jones 1995). Porénì, nrrrneros¿ìs. publicações evidenciam que, em certos âlnbientes geológicos, concentrado por processos lìidrotennais (Aja et. al.. o ZÌ. pode ser relalivâmeule móvel. e. 1995). Por exernplo, Giéré (1986), em Bcrgcll. na Suiça,. encontrou Zr ern zirconolit¿r (CaZrTizOl), dentro dc sk¿uns fonnados na zonâ de contâto de urna intrusão de gr¿nodiorito e¡n má¡mo¡e. Giéré and Williarns (1992). iguâlnÌeirtc crìcontrârânì Z¡ na zirconolita no seio de veios hidrotennâis que recortain dolomitos. âdjacentes ao batolito Adârnello. ua lthlia, e. na província ígnea do Trans-Pecos no Texas. Rubin e1¿1 (1989, 1993) encorìtranìrn zircâo no illterior dc corpos de substituiÇ¿io. da fluorita hospedeira dc calc¿irio, próxirnos de intrusâo subr.ulcânica clo nolito. Neste írltirno exemplo. localtnente pode ser encontr¿do teores de ZrO2 da ordcrn de. 40%. ern peso. Mine¡ais dc. Zr foram cncont¡ados. denÍo dc inclusões fluidas : baddeleita (ZrOr) Philippot and Sclverstone (1991) ;weloganlta SrrN¿rzzr(COj)6 3HrO Vard and Williarns-Jones (1993). O estudo conduzido por Salvi and Williarns-Jo es (1990) ao nivel do dePosito de. zr, Y, REE, Nb. e Be, no seio de urn gnurito do Strange Liìke no Quebcc ùtostrâ que estcs netais. forarn mobilizados e concentrâdos por flrridos hidrotennais possuinclo. provâvclrnentc. umâ atividâdc fortc em. F. Estes quatro írltimos exemplos tem em comum dois tmços irììportântes: âs intntsões ¿ìssociadas são ricas em. F e as rochas hospedeims dos minerais de Zr são ricâs crìì Ca. Estes dors fatos s¿io corìsidcn(los por Salvi aud. Williams-Jones (1996) corno condições necessárias para a ruobilização do ZÌ. O estudo condLrido por Ajâ ¿l. al. (1995) sobre a complexaçâo do Zr nos fluiclos aquosos dc âltâ tenìpcraturâ lnostrou que este cle¡¡cnto. forrna complexos estáveis corn F-, SO4':-. OH- ern coudiçâo hictrotcflual.. Zt é e\tã.o capaz de ser rnobiliz;rdo. ctn ñrnção da atividacle de ser¡s ligandes.. l-2 (l 7,r nn âlforrcñn lltêríf¡ca l-2-r Definicio. dne ñrô.Fceñ..1^ larêriri?..À^. A interação entre lìid¡osfera, biosfera. e litosfcra couduz à âltcraçâo slÌpergcna clas roclus. Tratâ-sc de. um processo de reequilibro dos mirterais endógenos. iustáveis crn coldiçâo dc supcrficic. c. que sofrern.. portanto, tr¿ìnsIorlrulções pâra se ajustârcrn â estas novas condições. Estâs tr¿ìusfornìiìções lÌìanifostârn-sc pelâ t5.

(17) lìrobillzação. c ¡cdistribuição dos elcnrcntos quírnicos. sc¡ì(lo \,âri¿ivcis. c. controladas por. lL¡utcrosos. parârnctros tais como. rocha mâc. topogr¿ìfiâ. cliura c atividaclc biológicr.. Na zonâ dcliÌìtitâda pclos pâralelos 30'N c l0"S dc ìâlitrdc. cstâs trârìsforÌrìâÇÒcs gclanr as lalclit:rs. O termo lâtelita, c¡iado cnì ltl07.. la. Ínclia, pclo gcógnìfo irglês lllrclìanârn.. sotcu lnllcrosas noclilìcaçÒcs. no clccorrer <lo lelìlpo. No Sernin¿ilio lntcrnaciorìal sobre os proccssos dc laLclitiz-aç:ìo. r'calizado cnr Sâo PaLrlo. ellì 1982. Schelltnârìlì âprescntou ulnâ dchlìiçâo nìo(lertlâ resullâdo dos cstudos clituâdos. â1ó. clÌtâo: -¡atcritâs. são acumulações superltciais c süb-supcrficiâis de produtos provcnicutcs do iutcuso iufcnrperistno clc lochas.. desenvolvido cm coltdições favor¿iveis a urna grandc rnobllidrdc dos clcntcntos alcâlirìos. âlcâliuo-(cffosos e sílìca e a lnlobiliz;tçâo do fc¡ro e do allrninio". As temperaturas ele\,â(lâs c â lortc nnidadc. câriìctcristicas das Iegiões tropic:ris. favorccetn a lâtcritização;. Al e Fe serìdo pârticulanrìcltc insolílvcis. sc acuuìtrlall. produtos rcsiduais ou neoforlr¿rdos dâs cobcrturas da âltcração (Brirnlìâll et. ol.. 1986). sob a. nos. fonra dc óxidos. e/ou ltidróxidos (goetlìitr. lìernatitâ, bocrnita. c rnatcriais arììorfos) ou dc urrrcrais dc argila do gnrpo dâ. caolinita. A grandc naioria dos elcrnentos alc¿rlinos c âlcâlirìo-tcrrosos é lixiviada rapi(lal clltc. enquanto. a. sílica, pode ser exportâdâ com velocidade nodcr'âdâ. Os difercrrtes tipos dc constitllinles fo¡ nraclos clcpctrdern da Yclocidade do fluxo das soluções de altcmçâo. isto é da drenagenr (c uão dos constituirìtcs pliuì¿i¡ios). A. velocidadc do fluxo vai definir o conìportamcnto rclâtivo da silica camtenzando dìfercntcs tipos dc hirlÌólise: totâI. quârdo a drenagenr ó intensâ, com forrnaçâo direta dc bauxita. colnposta csscrìciâlrnentc dc gibbsita e. óxi{idróxidos de Fe e Ti.. â dissoluçâo da Si e dos. alcalilos sendo total (proccsso rlc allitrzrçiìo. Harrassowitz. 1926); ou parcial com fonnaçâo saprolito, contendo minemis argilosos alórri dc óxì-hiclróxiclos de Al. F'c c Ti,. devido à drerÌ¿ìgon menos intensa quc irnplica a lixiviaçâo de urnâ parte só da silicâ c dâ totalidâdc dos âlcâlinos (processo de sialìtizaçâ0. Pedro 1964, Ped¡o and. Mclfi t983). Fora a intensiclâdc. dos proccssos (q¡e. 't,ariam ern funçâo das condiçôes morfológicas c cla drenageur) c\istem tânrbérn dois oLrtr.os 1ìtores i|lflucntes:. o nìaterial de origcm c o lelnpo dc âçâo do proccsso dc altcrâção. De urna n¿t¡rcila geral. os lclôrucuos de l¿ìte¡itizâção geÌâln nateriais supcrhciais iscntos de minerais pdrnzirios (cxccto quanzo. zuc¿ìo. c. outros. lùincrais lnuito resistentes).. l---2. :Ql-q.!El br erj tic¡. lJrn perlil iâterítrco é comtituído por urna sucessâo vcrtical dc holizorìtes. ¡ochâ frcsca. roclìa âlteradâ colnpâctâ. àltcdlâ subdividida clrì rurì hotizolìte cotn csttltruï pÌcscruacl¿ì c Luì horizolttc com estrlltua transfoÌlìtâda.. e llnahììcllto o solo c ser¡s difcrentcs lìotjzontes. orir¡uclos da clilcrc|ciação pcclológica.. Nestâ sucessâo cxiste tuna (lirniItLtiçâo progressiva da densirtaclc apârerìte. ruu ¿uuncnto d¿ì porosiclaclc. graças. âo desenvolvinìento dc ultì itnportantc sisterna poral e urn aurnenlo do teor eltì iigua. Estcs trôs par¿ìlnctros. definetn são.. cn. un perlìl hidrico no. seio do perfil latcritico. As estnrturas e os voiurnes ongruais cla rocha lÌesca. gerul- presen'ados (os mitler¿is prtlnários podeln scr toral|tctìtc substintidos pclos rìtilìcrais. sccLtndários seln que a eslnttura origilml da rocha scja destÌLlírÌa). apcsar clas pcrclas dc rrìâtória. podcrcr'ì scr considor¿iveis (até 80. 0/o. sobre ccrtos tipos do roclìa- tâis couìo âs rochas ultr.ântáfìcâs).. l6.

(18) pe,rfl liltçritica Os modelos rccentcs conside¡¿rm os solos c rnaltos de altcmç¿io conro gaonl:ltb¡¿ut¿ìs sensivcls irs mttdatrças climáticas, at¡avés clc tr'¿ursferê cias quiuricas c lìsicas (A|nold eÍ. contribuições dcssas mudzrnças clirn¿iticas pâssadas. ¿ìs. ul. 199()) .\fir¡r de rnodchz¿¡. di¡lâ¡nicas de alterâçâo dos solos. esras ransferôncias. geoquimicas säo qumtilicadas por meio rle balanço dc ûrâssa. Existelì.l dois mótodos cic :alcLrlo dc balanço tììass¿ì:. as. cle. um baseado na hipótcsc de urìr processo de altcrâçâo isovolulnét|ico (b:rlzrnco is¡r,oluure) c outro. baseado no teor de ùrn elelnento considcrado irnôvel (Ti. Nb c Zr cln geral) (hr¡alìte os proccssos dc âltcraçiìo,. (balanço de massa rso-elc¡nento, IMB).. O nodelo de alter.ìção isovolunrótrico (Millot et Bonifas Ì955) é. bâscâdÚ na obseruâçâo dâs. estrutùrâs consgrvadas, seja na escala rnacroscópica (vcio clc quartzo, estnltur¿ts leclônicas. por cxcrnplo). sc-ja. nâ escâla microscópica (o¡ientâção prclerenciâl dos ninc¡ais. pctrofábricâs). indefo¡mada cqüivale. a umâ cornponente de. A. conscnaçäo da cstntturit. cornpactaçâo negligenci:ivcl. hipótcsc. liilida. par¿ âlterações. jovcns. Considerattdo o caso, o lìlâis simple, dc run gÍìdicntc ve¡tical de altcraçiìo honrogônco da rocha llr¡ìe subjâcente âo t€to do perfil lateritico, a ação da gravidade no dccorrcr do tcntpo rem por cfeito colnpactar o. material (redução do volumc) c no câso de uma constrição veÌticâl (stretchilìg) ocorrc uj'tì ¿ìulÌlorìto do volune (colâpso). Porém, os bâlânços de rnassa iso-elernento podcn scr utiliz¿rclos para testar a Validadc do moclelo dc âlteraçâo isovolumétrica.. Os IMB, iso-Nb (Cnuner and Nesbitt 1983, Nosbitt ând Wilsom lgg2). iso-Ti (Nesbiu Bortlangé 1984), iso-Th (Cramer ând Ncsbitt 1983. Brarur Brirnlì.1ìll. el ¿¿ 1991, Colin et al.. 1993¿t) supõenì. ¿1. 1979.. a/. 1993) ou iso-Zr (Brirnhall ând DictÌìch l9¡t6,. quc estes elclìteutos pefln¿ìncccûr ilnóvel duralìtc. os. processos de alteração. Como a validadc deste método depelde do colrìportânìelto geoquiurico do elelìlcnto. escolhido como referência, vltrias deles sâo aplicâdos corl o propósito de rìrinjnìizìr os crros <leyicÌos ¿i possível mobilidade de um desses elelnentos de rcferência. Entrctanto. nles¡no ¿lssirn. a vâliclâdc dos rcsultados obtidos não é scgura. tendo ern visla quc a pcrtinônci¿ì destes llétodos clepenclc clas escal¿s observação (Nâhon. tg9l, Nahon. and. Merilo. 1997).. j:2-d-.-Co!u_!i,rtar!ç¡rto_.,c!.o z.il q_èu_!p-cr¡ì. Zr. cle. lleio. _s.-rrJ.4gc_tto. é geraltnente reconhecido colno um dos elelÌrcntos dc rueuor urobiliclacle nos ¡nareri¿ris terreslres.. Nruncrosas publicações constatârârìl. âculnÌ âçâo residlrâl do Zr nos tncios iaterittcos. eln ¡t:utìcular nas bâuxitas (Goldschrnidt 193?, 1954, Gordorì âncl Murâtn 1952. Dcgenlìardt I975. Adaurs aucl Rrch¿rrdsou ¿ì. 1960. Zeistink 1971, Benelavskii 1963. Erlank et tnas. fo¡. at.. 197¡1.. ontre outros) O Zr tcrn urna Clarkc de tfto ppru.. n encontrados teores muito mais alto cur baruiitâs dc v1ìrios lugares: Bro$rlo$ (ì979) c Degclìlurdt. (1975) detenninarâur teorcs tnédios ern Zr enì tonro de 500 pprn cm bâuxitas kÍirsticas dâ Elrropâ. enq¡ânto que Adams and fuchardson (1960) obscrvararn teores de 650 ppln etr bauxitas clcscnvolricìas sob¡c rochas máficas e dc 2500 ppnì em batxitas derivanclo dc rochas igneas 1ðlsicas. Na Arkansas. cslcs rncsrnos autorcs obscnar¿un conccntrâções clll. Zl. trôs a qu¿ìtro vezes supcriolcs. ¿ì cla. rocha tìtãe. Dc ullìâ rnaucira gcml. as. l7.

(19) colìcclltrâçõcs cln Zr llâs bâtlxitas costutnânr scl. 3.-5. vczes supcriolcs. ¿ì. ¡Ìóclia cla crosla lcrrcstrc (Bc¡rclavskii. 1963) Bronevoi et ql. (1985). Ertrclanto. o Zr (c o Ca) sc¡iâ. ¡raqr¡clcs rrâtcrixrs ialc¡ilicos. r¡re¡os euriqucciclo quc Al. Toutattdo como ¡cfcrôucia a cornposìçâo c¡rrinrica ponclcral rniclia c]a rocha rìtâc. cstes autorcs câlculalztlì tun cocltcicntc de coucerÌtnìçiìo do Zr no dccoÌrcr clo ploccsso clc lâtcritiz:ìç¿ìo orìì lol.tlo dc 2.3. Estâ âculnulação âp¿ìrcllte do Z¡ foi explicada pclo fato do. solrtção, fraca mobilidade (Mukherz¡' I970. Lcvllìson. Zl. c scLrs principais iolts. ¿tp¡. l9fl0. Urookins l9fl8). c tarììben. osc¡tarcltì. eln. por.qLrc. o Zr. se. cÌlcontrå gc¡almcnte incorporâdo na cstnltura do zircão. lnincral co¡ìhccido pclâ sÙa âltâ rcsistôncia dissoluçâo (Goldich l938. Marshall 1967. M.ihrcs and Fifzpatlick l9fì9). Dnrantc elevados de. Zr dâs bauxitas crâm âlribuidâs rnicalncrtc. ¿nd SlÌvctsiva. l9'f4,...).. zì prcseuça. nì¡ito tenlpo. os. ¿ì. tcorcs. dc ziÌcâo (Fcclcricksorì l94fl. Z¡kr.utkin. Bar.dossy et Alcva (1990). defincm trôs gnrpos dc clc¡ìtcutos trâÇos no scio das. lâteritas c classificatn o Zr, juntamctttc com. Hl Y c REE- como clcurcntos quc ítp¿ìrcccnì. r¡¡icarncrìte. elì.r. minerais hcrdados dâ r'oclìa Inâe. Po¡ isso. o Zr foi usado corno rclcrôncia lìos c¿ilculos dc balalço clc nmssa isoclcrnclìto nos perhs dc altcr¿ç¿io (Freyssilìet 1994, tsoul¿ìngé and Colin 1994).. Apesâr destâ ârgtunentaçâo se¡ vc¡ilicada cm v¿irios casos. algurnas obscnaçõcs lc\'ântârâlÌt dilvidâ. sobrc. a vencidade deste postulâdo. Caroll. inobilidâde do Zr nos solos. nenr no. (19-53). Colin. et al. (1993b) nâo acr.c{it¿un ¡o axlorìlâ. da. fitndarr- eltlo da utiliz-ação deste clcltìcltto conlo iu\/ârÌâ¡ìtc nos c¿ilculos. dc balanço dc lnassa. Reâhnclìtc. algurìras râr-¿s evidenci¿ìs rìrostranì. ¿ì. possibiliclaclc ¡lo. Zr scr nróvcl ros. meios de superficie Degenlìârdt (1975). Belelavskii (1963). ZakÌÌrtill ard Shvetsiva (1974) c Molttcs-LaÌar el ql (199'1,1999) constâtaranì qr¡e em certas bauxitas o teol enì zircão observ¿ìdo nâo bastariâ pârâ. cxplicar. as concentnìçõcs clevadas cln. Zr nestes rn¿ìteÌiais. Obscrvâçõcs lnicÌoscópicâs revcl¿ìln que o zircâo podc. alte¡ar Gotryoucos Ì921, Caroll 1953. Hendricks 1964. Te-ian-Kcllâ et. al.. lt)<)1.. Bonual lgg-5). sobÌclLrdo. se se. ele estivcr mctâmitizâdo tlcvido a presença dc eletìleutos radiogénicos (Nâsdala. d al. l9()5). CaÌoll 11953), Bonnay (199-5) cvidcuciaram lìguras de dissoluçâo sobrc zircõcs ligaclos ao dese nvolvirnento de ceÍos tipos de perfis lateríticos. Swiudalc ¿urcl Jackson (1956). Ronov et at (19(tZ), Hendricks (1964). e. Kitnura and Srvinrlale (1967). Ber¡or'¿/ al. (1978). Tcjal-Kclla et ot. (l()91) irìsìsrcrì sobrc o fato que. a. cstabilidadc do zircão podc ser dinúnuida. e a rnobilidadc do Zr aumcr)tâcla. (lcntro (lc c¡:rtos nìcios murto ¡¡cidos c ücos cm rrratórilr orgirrica. Recenteüerìte. os trâbâlhos de SoLrbiès ct ut. (1991). Melñ ct. al. (1996) c Du\'¿ìllcl cr al. (lt)()9) Zr é fortcutctttc ilftrcnciada pcla nilcralogia da rocha mâc. Os zirconosilicatos' prilcipais vctores do Zr rÌâs ¡oclìas âlcâlin¿ìs cstudadas. vìo râpidarììcÌrtc clissolyicìos sob a lnostnYâllì qtte. a. tnobilidadc do. influônci¿ dos processos de alteraçzìo. A idcntilicação dcssas fascs sccuncl¿rnas porfadoras dc Zr ¡ros produtos de altcração penn¿ulccem ainda longe de cstar completanlcnte eluciclada. Krauskopf (Ì967). assinala qrre a mâior pârte dos elcnìentos nìc¡ìorcs râo aprcscnt¿uìì iliclróxiclos pÌóprios: isto ó pârci¿lmcntc viiliclo pam o Zr. apesâr de existircnì r¡rinerars clc âlfer¿çâo dc Zr corìteualo Fl)o. como o zlrcosttlfàto (ZI.TiXSO4):.H:O. Degcnhardt (1975). Beuelavskii (196:l). zâkll¡tiu arìd Slì\,ctslvâ ì.

(20) (l974), obscrvando que o teor cfn zircão nâo é suncicr(c para cxplicâr'as corìcc sugcrcln que o. Zr poderiâ ocorrer sob a fo¡ma de óxidos. o. tr¿ìcôcs cnr. Zl. d¿ìs latc¡t¿ts.. hidróxidos coloiclais lZ|O"-nFlrO). ¡nars ou. tllcnos âdsorvidos ¿i srlpcrficic dc niuerais secuntliirios. oLr cln slrbsl¡tuição isotnórfìca clo lerro ou ahuìririo. n¿ì. clo. ostnttu¡¿ dos óxi{idróxidos ou d¿ caolilita.. Soubiès e¡. a\. (1991), Melfr et ql. (1996) ct L)uvallet ¿t qt. (1999) mcnciona¡n quc â pâr'tir. dissoluçâo de zirconossilicatos prirrários, ponco rcsistcntes ¿i alteração. o. Zr Iibcrario. da. dr¡r¿ìntc a ìâteritiz¿rÇ¿ìo. da rocha original associa-se aos plasruas femrginosos no seio das bauxit¿s descnr olyiclas sobre ¡ochas alcalinas. Gracas ao cstudo cristaloquínrico do. Zr. rcfinamento Rietveld, espetroscopia Mössbaucr. e. nestes produtos fcrnrginosos (dìfiaç¿ìo dos raios. espetroscopiâ de absorçâo. X) foi. X. rnostrâdo quc. coln. o Zr. encontrîì-se sob ulna fornra aláloga à da baddeleita (ZrOr) e nâo intimalrcntc associado ¿ro fcrro cor¡ro. admitido anteriormente (Dlrvâllet et. al.. degr¿ìdaçâo dos ponâdores prûnárìos do. 1999).. A existêlcia. Zr tcstcnìur ìarn. cle fases zircouÍfc¡¿rs neofo¡uradas â pârtir dâ. cla possibilidadc do. Zr ser rnobiliz¿Xlo nos ureios. supcrficiais.. 2- CONSEQUÊNCIAS ECONôMICAS E GEOQUiMICÂS. 2-l Intcrc!¡sê ccrìniìmicn. rln zir¡Ânin. "O zircônio é unr dos raros elernenlos utilizhvcl nas pilâs atôlnicâs dc granclc pocler. graça a sua resistência á corrosâo em condiçöes drásticas de uso e a sua fraca absorçâo dc ueutrons ténnicos. Cont¡ariarnente ao Hf, com qucrn cle se encontra rnùitâs vczes associ¡do (relação HflZr^{).(}2), o Zr possui tuna grande seçâo cficientc de capttftì para nelltrons. Apcsar de ser Uln clclÌìclìto ca¡o. Zr cst¿i selìclo r¡tilizado pâra o equipâmento quûnico por catrsa dc sua grande resistêncra ¿i co¡rosâo. Os courpostos clo. são a baddeleitâ. Zr nlais. usaclos. (ZtO) e o zircão (ZrSiO¡). O zìrcão é prirìcipalmcnte enU)lcgâdo pclâs s¡âs q¡alidades. refratli¡ias' pois rcsiste aró 2000'C. tcrnpemtura muito supcrior. ¿i. dos rcfrat¿irios rnajs Lrç,rclos. tais couro a. alurnina, a tnagnesía, a mulit¿t, ot¡ a sílicl. Sua boa res¡stônci¿ì â âbrasão c aos choques ténnicos. selt fiaco coeficiente dc dilatação lazcrn delc um rnatcrial cle alta tccnologia. É urn excclcutc opâciliantc clos yicl¡os e. dos esmaltes. Ele é tarnbeln utiliz¿clo para elcvar o inclice cle rcfração dos yiclros e abaix¿rr seu coehcicntc de. r'lilatação.. É. necessário âinda assimlal seu elnprego rcgrrlar corno isolântc de âltâ temperatr¡¡â. como. cafâlisador e como âbrasivo pam polilnellto. Firtahnclte. r,ale f¡isar que o zucâo lern conscl,¿ìdo s¡¿r ¿rltigâ utiliZlção em joalbcira. como gctna sob fomra dc zircâo branco triùrsp¿ri:¡rtc ir¡ritauclo o cliarnanlc.. rn¿ìis. 2-2 Intcrcssc scoouírnico ¡lo zir.ei¡nio. O fato do Zr ser reconltecido cotno unl dos elcnìentos nrâis estáveis (ilÌróvois) nos ¡tâtcriais tcrÌestres. possibilita sua âplicaçâo em ntrnerosos procedimentos pctrológicos. xrcluindo a avaliâÇâo dos balanços de rnassa e dc volulne durallte os processos de alterâção hidrolc¡¡nal e supergcna. or¡ na ¿rssinattr¿r do rnaterial foÛte.

(21) O zircão. aléIn dc ser o nrittc¡al clc Zr nrais âbr¡lclâlrtc. ó urn nrrlcraì accssono iìrâgurlillco co¡ìrum Ûas Ìoclìas igleas félsicas. c tarlìbém ultl urincral rcsicluâl lìos scdinìcnlos c lornraÇijcs srrpcr'lìciais.. A. prescnça de clcmctìlos trâços no zircâo (P. Ca. Y. Nb. REE. I-lf. U.. 'llr: Spccl l9fl2) conslit¡crn intcrcssc. panì. geocronologl¿ì "fission-track" c istópicâ. e par¿ì cstrrclos dc i¡lclicacìorcs Ècoqullütcos. 3- O INTERESSE DO. MACIçO DE POÇOS DE CALDAS. O rnaciço de Poços dc Caldâs (Minas Gerais. Brasil) i unr clos rnaiores complcxos alcaluros circttl¿ues do lnttnclo (30 kln dc diâmefro e supcrficic do tì00 knì']) Corlcspouclc ho_jc :i rcliqLria c¡oclicla e parcialtnente ti?uÌsformada de utna caldeira. vulcâ¡rica. pâfticülanncutc rica crn dcpósitos econôtnicos. As fontcs rle. Zr tn maciço são va¡iaclas: (i). nefelinos sienitos, quc se difcrcnciam pnncìpallìrente peÌâ. ¿rs. Zr. o qual podc lormar. rochas ulc¿rli¡rls. csscnc¡âllnente. sâo pârliculanìreutc ricas. c¡r Zr. e. aprescntâlìl tttna tnincralogia exccpcionll. ortdc o Zr ocorrc incorporado cm nlrne¡ais co¡rplcxos. t¿is como. a. cttclialit¿r e a. su¿r tcxtur¿ì.. haiìrita Alétn disso. cste Ìnâcìço sofreu rnírltrplas. fases dc ativiclaclc lìidr.otcrrnal rcspousiir cl pela fraÌrsformâção parcial dcstas roclms ctn "r'ochas potássicas". bem couo pcla lorrnação de veios dc câldasito. O. câldasito constittli urna lnistum. dc. zít'cã,o. e. badclelcita. cm iltcrcrcscirncnto. clro tco¡. enì ZrO:. pode uluaPâssâr 60r% A posìção geográfìca, cnì zona ffopical. do maciço alcâlirìo poços dc cle Calclas l¿rz clelc urn. lugar privilegiado pâra tlartsformâçõcs supórgenas, particulârnìcntc intclìsâs. No dcco¡rcr do tcnìpo e cm fullçâo do relevo, da drenageur. dâ naturezt c dâ tcñtuñr do suporte. ploccssos de lalcritizaçâo !ìcrar¿m. diferentes produtos: bauxitas, caolins. sâproritos. soros atrnrelos e vcnnollìos todos ricos crn Zr.. O maciço de Poços dc Caldas revcl¿t-sc corno uln local icleal pâra o cstltclo cljvc¡silìcado do colnportâlnento geoquirnico do Zr, graças â varicdade clas roclus cxistcntes (ncfclinos sicnitos. roclìâs pot¿issicas. caldasito) e os divcrsos tnecanìsrnos dc âltc¡açâo pcdogêncse c no qLrais clc sc clìcolìtra cnYolvido.. 4. OBJETIVO DESTE ESTUDO Esta b¡eve revisâo bibliográfica sobre o "slatrx" do. zt \tÍl ralutcz,l. moslra o pl.of¡lì(lo clcsaco¡do. entrc âs obsetvações tnicloscópicas e os balauços geoqrri''ricos efetuados. corn a hipótcsc dc quc o Zr. é um clcmcnto itnóvel. podenclo ser utilizado. dcsta fo¡lna, corno rcfcrônci¿r. tir¡ìto nos proccssos. hidlotcrlrars. como nos sLlpérgettos. Estc lrâbâlho propõe-sc acornpanhal o itiner¿iÌio do Zr duriurtc as trâIlslbnrürções lúdrotcnnais e supórgelas (lâteriticas) de difercntes roclns ricas cnÌ ZÌ pÌovorìientcs do uraciço (lc poços de Câld'?s (Mrllas Gemis. Brasil) âlravés do estudo dâ gcoquirnica c da rnincralogia dc tr.ês pcr.lìs latcriticos dcseuvolvidos sobre rocltas rìc¡s ctrt Zr. possuilrio cada r¡nla clclas. n. ¡cmis ponâclores distlrtos.. Apesar de várias fortnaçôes aplesent¿ìrern teorcs cln Zr rclativa¡rcntc elevados. sr¡a cr.istaloqtrirnica pcnnatlece aillda u¡n la¡go dolnínio inexploraclo. A rnaior partc dos tmbâlhos quc sc clcrlicaraur ao cstudo destas fornlâçõcs nâo sc preocnparâln conl a iclcntificação da l'orrna rniucral portadora clo Zr.. Ern gcr.al. os autores se dctém na cletenlìi[açâo dâs conceltf¡âçõcs ent Zr.¡t¿ìs (Maclc¿|lt. âûìostrâs toliìis. d ¡]l. 199?) Alenì 20.

(22) das lacunas que subsistem lìo quc se refere a cristâloquimica do âlter¿ìç¿io. Z¡ ltos produtos sccuudi¡ios tesultântes. clâ. de rochas ricas uestc elefncnto. o cstudo das tr¿ìlslonìraçõcs dos mrlcrilis zircoliferos prirniirios.. difcrentes do zircão. tâmbóm constitueûr. utì. vâsto domínio nâo cxploraclo (sorncntc o-r auioles nlssos tcrìt-sc. dcdicâdo ao cstudo rnincralógico dos rru¡rcr¿ris sccundários dc Zr).. 5- PLANO DE ESTUDO Fo¡am sclecionados tr'ês sítios de estudo quc peflnìteur Ìcpresc. t¿rr. uura grauclc piìnc dâ diveÌsidade. dos nateriais originâis ocorrentes no rnaciço de Poços dc Caldas: nefelina sicnitos pouco ou não âfet¿ìdos pelos processos hidlotennais. ou ainda totalmente lnctassornâtizìdo e âlguns mâterials filonc¿ìnos clc ongem. hidrotennal. Podelnos âssin estudâr a âção dos proccssos do altcrâção supergcu¿t a pantr destes diferentes tnateriais, e definir o papel dos processos dc altcraçâo hidrotermâI. clas coldiçõcs dc drcmgenì e do nmterial. ûlicial na cvolução e no colnpofalncnto do Zr nos nnteriâis slpcrfici¿ìis. Estes três sitios Cristo. Pedrâ Balão e. o morto do Taquari. cluc scrão. cstLrcl¿clos sepaftìda¡nelttc. c. s¿io:. o tnono {o. constituirão caùt run. capitulo.. O Primeiro. capítülo. foi. dedicado ¿o cstrìdo. da bauxitização diretâ de uni Iefelina. sicuiro. microgram ado, com texturâ tnaciç4 nâo afctada pela alterâção de origcrn hiclrotcrrml. em concliçâo de drenagem intensa (peräl de âltorâção do tirìguaito do morro do Crìsto). Ncstc câpítulo Foranl clcselvoh,rdos estudos, visando. à. compreensão do coûìportârncnto cristaloquírnico do Zr' âtlâvés de análises quiuricas. globais e determirtação das piuagênescs prirn:irias e sccun<l¿irias por rncio cle an¿ilises globais (DRX) pontuais (DRX sob¡e mi¡coanost¡agem, MEV, rnicrossouda elctrôuica) com atenção pârticulâr pâra. e a. localização do Zr.. O segundo capítulo abordou o estudo dâ saprolitizâçâo dc r¡rn lclìclina sicuito granulaclo. coln textrlrâ gnaíssica, pârciâhnent€ lúdrotcnnalizado. crn condição dc drenâgem dc irrtcnsidaclc rnóclia (pcrfil dc altcraç¿ìo. do lrtjaurito de Pcdr¿ B¿ìlâo). O desenvoh,irneuto do estudo scguiu os proceclirncutos âdotados no prinìeil.o. capítt o, ¿ìconìpanlndo de tnais umâ etapa. vis¿urclo a. idcutificâção dos lnâtcÌiâis de origeur lìidrotelÌì¿ìl (nlâo. c tr¿ìnsfonnâçâo parcial da paragênese rnagnútica da rochâ nlâe).. O terceiro capitulo dcdicou-se ao estudo da saprolitìzaçào rlc urlla roclu totallnelttc ntc(¿ìsornatrz-itdâ (lÌror¡o do Taquâ-ri). Ncste capítìrlo, foram c¿ratcriz¿clos. tlo ponto dc vista qLriurico m:ìteriâis de origem lìidrotertnal. filões. c. rocha rÌìctâso¡râtiz:rda e. p¡ocessos supérgenos. conr enfoque na localizaçâo clo zircônio.. a. c. uriueralógrco. os diferentes. halsfonnaçào dcstâ últìrua pelos.