Efeitos da meteorização química em rochas carbonatíticas e feníticas de Bailundo e Capuia (Mungo, Angola): repercussões nas actividades de prospecção e pesquisa mineral

Universidade de Lisboa

Faculdade de Ciências

Departamento de Geologia

EFEITOS DA METEORIZAÇÃO QUÍMICA EM ROCHAS

CARBONATÍTICAS E FENÍTICAS DE BAILUNDO E CAPUIA

(MUNGO, ANGOLA); REPERCUSSÕES NAS ACTIVIDADES DE

PROSPECÇÃO E PESQUISA MINERAL

Luís Filipe Rosado de Freitas Pereira

Mestrado em Geologia Económica

(Prospecção Mineral)

2011

Universidade de Lisboa

Faculdade de Ciências

Departamento de Geologia

EFEITOS DA METEORIZAÇÃO QUÍMICA EM ROCHAS

CARBONATÍTICAS E FENÍTICAS DE BAILUNDO E CAPUIA

(MUNGO, ANGOLA); REPERCUSSÕES NAS ACTIVIDADES DE

PROSPECÇÃO E PESQUISA MINERAL

Luís Filipe Rosado de Freitas Pereira

Dissertação orientada pelo Professor Doutor António Manuel Nunes Mateus e Professor Doutor Jorge Manuel Verdilhão Figueiras

Mestrado em Geologia Económica

(Prospecção Mineral)

i

Índice

5. Complexo Carbonatítico de Bailundo ... 21

5.1. Amostras superficiais ... 21

5.2. Amostras de sondagem (BLS-1) ... 24

6. Complexo Carbonatítico de Capuia ... 53

6.1. Amostras CPP e CPU ... 53

7. Discussão ... 63

7.1. Sondagem BLS-1 ... 63

7.2. Manto de alteração superficial ... 65

8. Conclusões ... 73

9. Bibliografia ... 77 Anexos

Anexo 9 Anexo 10

iii

Agradecimentos

Em primeiro lugar gostaria de agradecer à empresa Genius Mineira Lda, por ter proporcionado a oportunidade de desenvolver trabalho no âmbito do estudo de Complexos Carbonatíticos de Angola, através do protocolo de cooperação técnico-científica firmado com a Fundação da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa.

Aos meus orientadores professor António Mateus e professor Jorge Figueiras, pela orientação, dedicação, disponibilidade e auxílio inequivocamente prestado, possibilitando-me assim as melhores condições para evoluir enquanto geólogo.

Ao Sr. Alberto Verde e Dr. Pedro Rodrigues pela ajuda e empenho prestado na produção de lâminas delgadas polidas e na realização de análises em microssonda electrónica, respectivamente; à professora Isabel Costa pela simpatia no esclarecimento de dúvidas e auxilio na aquisição de dados relativos à petrografia; à minha amiga e colega Ana Jesus por todo o apoio e esclarecimentos prestados ao longo da duração deste Mestrado; aos colegas e amigos Pedro Santos e Andreia Beleque, pela sempre pronta disponibilidade em me auxiliarem com informações relativas aos estudos por eles desenvolvidos no decorrer de 2009.

À minha família, em particular aos meus pais e irmãs pela compreensão e apoio sempre demonstrado, e acima de tudo por nunca terem deixado de acreditar em mim; à minha namorada Susana, pelo apoio demonstrado de forma incondicional, em particular desde a tomada de decisão em entrar neste mestrado e acima de tudo por ter aturado toda a minha “rabugice” no decorrer do mesmo...; aos meus colegas e amigos de mestrado em Geologia Económica, principalmente pelo espírito de entre ajuda que se desenvolveu entre todos, em particular desde a nossa primeira campanha de campo; por último mas não menos importante, a todos os meus amigos no geral, principalmente os que lidaram de perto comigo neste último ano e meio. Um grande muito obrigado a todos.

v

Resumo

Os sucessivos levantamentos geológicos empreendidos na última metade do século XX em Angola permitiram reconhecer 45 Complexos Alcalino-carbonatíticos, os quais correspondem a estruturas (sub)intrusivas com morfologia (sub)circular que se distribuem ao longo de dois alinhamentos tectónicos intra-continentais activos desde o Cretácico Inferior. Estes Complexos, integrando a província do Paraná-Angola-Namíbia (Etenkeda), apresentam composição relativamente heterogénea e o seu potencial económico, ainda longe de se encontrar devidamente avaliado, afigura-se bastante promissor. Importa, assim, proceder à inventariação sistemática das características destes corpos ígneos, sintetizando o conhecimento existente com base em critérios uniformes, com o propósito de identificar as metodologias mais adequadas à obtenção de informação complementar. O trabalho desenvolvido constitui um contributo nesta direcção, e tem como objectivo específico a caracterização dos efeitos da meteorização química em rochas carbonatíticas e feníticas dos Complexos de Bailundo e Capuia (Mungo, Angola) e, consequentemente, a avaliação das repercussões que dela decorrem para as actividades de prospecção e pesquisa mineral em curso naquelas duas regiões.

O estudo das amostras de superfície colhidas em ambos os Complexos permite colocar em evidência diversas composições mineralógicas e arranjos texturais que traduzem os efeitos da meteorização química (com intensidade variável) sobre protólitos heterogéneos. A caracterização dos testemunhos da sondagem BLS-1, realizada no anel cálcio-carbonatítico de Bailundo, revela que a forte heterogeneidade do protólito se mantém em profundidade registando a sobreposição de transformações mineralógico-texturais desencadeadas por processos tardi-magmáticos e metassomáticos. A comparação de dados provenientes de amostras de superfície com os que caracterizam exemplares da sondagem BLS-1, revela ainda que a associação mineralógica secundária suporte dos enriquecimentos residual e supergénico depende largamente da intensidade da alteração química a que as rochas aflorantes foram sujeitas, permitindo a formação de fosfatos e flúor-carbonatos de ETR, bariopirocloro e outros titano-niobatos.

Em analogia com o observado no Complexo Carbonatítico de Bailundo, algumas possibilidades sobre o(s) protólito(s) existente(s) em Capuia podem ser deduzidas, apesar da escassez de minerais primários e da forte silicificação (em conjunto com numerosas pseudomorfoses de minerais do grupo do pirocloro) denunciarem maior intensidade da meteorização química para a última região. Aceitando o paralelismo estabelecido entre os dois Complexos, o facto dos minerais secundários de ETR ocorrerem em maior abundância em Capuia sugere a presença de protólitos carbonatíticos contendo maiores quantidades de fases minerais portadoras daqueles elementos (eventualmente com composição distinta da observada em Bailundo), sem prejuízo da meteorização química ter

vi dos ETR.

A caracterização das transformações mineralógico-texturais subjacentes à génese das associações minerais primárias e secundárias (hipogénica e supergénica) que tipificam estes Complexos revela-se assim crucial à definição de guias adequados à prospecção e pesquisa mineral em complexos (alcalino-)carbonatíticos.

Palavras-chave: Carbonatitos, Bailundo, Capuia, Angola, Meteorização química, Enriquecimentos

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Abstract

45 alkaline-carbonatitic Complexes in Angola have been recognized during successive geologic surveys that took place on the last half of the 20th century. These Complexes correspond to (sub) intrusive structures with (sub) circular morphologies and are distributed along two active intra-continental tectonic alignments that have been active since lower Cretaceous times. The alkaline-carbonatitic Complexes are included in the Paraná-Angola-Namibia (Etenkeda) province, have a relatively heterogeneous composition and show quite promising economic potential which has not yet been properly assessed. In order to identify the most suitable methodologies to obtain additional information on these Complexes, it is important to finish the systematic inventory of their characteristics, and to synthesize the available knowledge on the basis of uniform criteria. This work is a contribution to those objectives, and aims to characterize the specific effects of chemical weathering in carbonatitic and fenitic rocks at the Bailundo and Capuia Complexes (Mungo, Angola), namely, how does weathering contribute to the creation or otherwise of supergene economic mineral accumulations in both regions.

The study of surface samples collected in both complexes shows several mineralogical compositions and textural arrangements that reflect the effects of chemical weathering (with variable intensity) on a heterogeneous protolith. Characterization of samples from Bailundo calcium-carbonatitic ring BLS-1 drill-hole, reveals that the strong heterogeneity of the protolith persists at depth, and so do overlaping mineralogical-textural transformations triggered by metassomatic and tardi-magmatic processes. Comparison of data from surface and drilling samples, shows that supergene and residual enrichments lead to the development of a secondary mineral assemblage (largely dependent on the intensity of chemical alteration of the outcropping rocks) comprising REE phosphate and fluoride- carbonates, barium-pyrochlore and other titanium-niobates.

Despite the scarcity of primary minerals and strong silicification (along with numerous pyrochlore group minerals pseudomorphosis) as a consequence of stronger chemical weathering at Capuia relatively to Bailundo, few considerations can be made on the nature of Capuia’s protholith(s). Accepting the established parallelism between both Complexes, the higher abundance of secondary REE minerals at Capuia suggests the presence of carbonatitic protoliths with higher REE concentrations (and/or heterogeneous accumulation of REE-bearing minerals, possibly with different composition from those documented at Bailundo), but can also reflect the effects of chemical weathering progressing under distinct conditions, provided that fixation of REE was assured.

Thus, the characterization of the mineralogical-textural transformations governing the genesis of the primary and secondary (hypogene and supergene) mineral associations occurring in these

viii exploitation in other (alkaline) carbonatitic Complexes.

Keywords: Carbonatites, Bailundo, Capuia, Angola, chemical weathering, supergene and residual

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1.

Introdução

O actual trabalho é a culminação dos estudos desenvolvidos desde Março de 2010, no âmbito do protocolo de cooperação técnico/científico entre a Fundação da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa e a empresa de prospecção e pesquisa mineral, Genius Mineira LDA.

Na última metade do século XX foram reconhecidos 45 Complexos Alcalino-carbonatíticos em Angola (Figura 1), distribuídos essencialmente ao longo de dois alinhamentos tectónicos intra-continentais, activos desde o Cretácico inferior (e.g. Comin-Chiaramonti et al., 2007; Coltorti et al., 1983; Alberti et al., 1999; Allsopp et al., 1985; Issa Filho et al., 1991). Estes Complexos integram a província Etenkeda, correspondente ao alinhamento Paraná-Angola-Namíbia (e.g. Alberti et al., 1999; Comin-Chiaramonti et al., 2007), e desenvolvem três conjuntos fundamentais denominados faixa Diagonal Transangolana, Grupo Centro-Oeste e Grupo Sudoeste (e.g. Lapido Loureiro, 1995).

Os Complexos Carbonatíticos de Bailundo e Capuia inserem-se na faixa Diagonal Transangolana, na qual a instalação dos corpos ígneos é condicionada por estruturas (zonas de falha) de direcção predominante NE-SW ou NW-SE (Lapido Loureiro, 1995). Ambos os Complexos formam estruturas intrusivas, em Bailundo com morfologia (sub-)circular de aproximadamente 7 km de diâmetro e cerca de 38.5 km2 de área, em Capuia com forma elíptica e dimensão de 12.5 por 6.5 km. Em qualquer deles, as rochas carbonatíticas intruem unidades pertencentes ao complexo de base de idade Arcaica ou Proterozóica, essencialmente constituídas por granitos, micaxistos e anfibolitos (Lapido Loureiro, 1995).

Ambos os Complexos Carbonatíticos apresentam composição relativamente heterogénea, e apesar de não se encontrar ainda avaliado, o seu potencial económico afigura-se bastante promissor. A este respeito note-se que os depósitos minerais associados a Complexos Carbonatíticos constituem as principais fontes de nióbio (Nb), elementos de terras raras (ETR) e fósforo (P), observando-se frequentemente uma associação a mineralizações de cobre (Cu), estrôncio (Sr), vanádio (V), tório (Th), urânio (U), barite, vermiculite e fluorite (Mariano, 1989).

O relevo associado aos complexos alcalino-carbonatíticos tem grande influência na formação e evolução dos depósitos superficiais que podem eventualmente vir a constituir-se como alvos económicos de interesse. A actuação da meteorização nas rochas em profundidade (protominérios) é o agente gerador de concentrações minerais supergénicas ou residuais, formadas por enriquecimento relativo em minerais de neo-formação e resistatos (óxidos/fosfatos), conjugada com estruturas geomorfológicas fechadas, que limitam ou impedem a exportação dos materiais resultantes da alteração/erosão das rochas originais (Lapido Loureiro, 1995).

2 x Complexos Carbonatíticos • Complexos Alcalinos Provincias Alcalino-carbonatíticas I - Zenza do Itombe II - Lucala-Cacuto III - Quanza Sul-Benguela IV - Diagonal Transangolana V - Morro vermelho-Cuíto

Figura 1: Distribuição dos 45 Complexos Alcalinos e/ou Carbonatíticos de

3 Os Complexos (alcalino-)carbonatíticos registam frequentemente efeitos de alteração hipogénica, desencadeada pelos processos de instalação/arrefecimento das intrusões em profundidade. A zonagem químico-petrográfica aí originada, devido tanto ao metassomatismo, como à alteração hidrotermal, promove a génese dos anéis de fenitização (metassomatismo), fomentando outras transformações mineralógico-texturais em todo o complexo (e.g. dissolução-reprecipitação de carbonatos).

A alteração supergénica decorre essencialmente da acção química conjunta da água, dos processos biológicos e das componentes da atmosfera em solução (oxigénio e dióxido de carbono), levando assim à instabilidade química da maioria dos minerais primários. A manutenção deste tipo de alteração é possível através da ocorrência de várias reacções químicas, tais como: dissolução, hidratação, oxidação, redução e hidrólise. Em contexto carbonatítico, e admitindo a pré-existência de protólitos relativamente enriquecidos em metais de interesse, a forte alteração supergénica desenvolvida em clima tropical húmido associada a uma geomorfologia que impeça ou limite a exportação dos materiais resultantes da erosão, favorece o desenvolvimento de mineralizações secundárias susceptíveis de exploração económica, ocorrendo tipicamente sob a forma de espessos mantos de alteração superficial. Nas mesmas circunstâncias climáticas, a presença de contextos geomorfológicos caracterizados por vertentes com declives acentuados, permite a formação de volumosos depósitos de vertente (coluviais) nos quais se verifica uma gradação natural pela densidade, nas estruturas limitadas por anéis periféricos sobrelevados. Estes anéis periféricos limitam as drenagens devido às condições topográficas, promovendo uma acentuada acumulação de água que potencia a alteração química das rochas, favorecendo a formação de espessos mantos de alteração (depósitos eluviais). Por vezes, a dissolução da matriz carbonatada é acompanhada pela acumulação de minerais resistatos nos vazios formados por cavidades e até cavernas, sendo posteriormente cimentados pela recristalização do carbonato, originando corpos irregulares com elevados teores (depósitos de dissolução matricial e acumulação residual). Estes três tipos de depósitos constituem rególitos com interesse económico (mantos de enriquecimento residual e supergénico), conforme documentado em diversas explorações de nível mundial (e.g. Araxá, Catalão).

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2.

Objectivos

Esta tese tem como tema os “Efeitos da meteorização química em rochas carbonatíticas e feníticas, pertencentes aos Complexos Carbonatíticos de Bailundo e Capuia (Concessão Mungo, Angola); repercussões nas actividades de prospecção e pesquisa mineral” e procura responder a duas questões fundamentais:

 Qual a natureza das transformações mineralógico-texturais ocorridas durante a meteorização química de unidades constituintes dos Complexos Carbonatíticos de Bailundo e Capuia?

 De que forma estas poderão influenciar as actividades de prospecção e pesquisa mineral, nomeadamente na identificação de domínios composicionalmente anómalos e de elevado valor económico?

Para fundamentar e responder a estas questões foram utilizadas como fontes principais os relatórios de progresso referentes ao estudo da sondagem BLS-1, realizada no complexo de Bailundo, e de amostras superficiais de Capuia (Mateus et al., 2009; Mateus et al., 2010a, b; Figueiras et al., 2010; Pereira et al., 2010a, b, c, d, e, f, g, h). Estes dados foram complementados por uma extensa pesquisa bibliográfica essencialmente referente a complexos carbonatíticos reconhecidos mundialmente como exemplos de referência para este tipo de depósitos (e.g. Araxá e Catalão), sujeitos a condições de meteorização química equivalente ao das duas regiões angolanas (clima tropical húmido), sendo igualmente importantes os relatórios elaborados durante o ano de 2009 no âmbito do mesmo Protocolo, referentes ao estudo de amostras superficiais de Bailundo (Beleque et al., 2009a, b, c; Santos et al., 2009a, b).

É de referir o facto das litologias não meteorizadas em Bailundo terem sido caracterizadas com base numa amostragem linear descontínua (sondagem BLS-1) cujo objectivo fundamental consistia no esclarecimento de questões mineralógicas e texturais específicas. Ainda assim, a comparação dos resultados obtidos para estas amostras com os dados disponíveis para exemplares colhidos à superfície (amostragem relativamente extensa), permite fundamentar algumas inferências acerca das transformações mineralógicas com significado para a presente dissertação.

No que se refere ao Complexo Carbonatítico de Capuia, devido ao estado muito avançado da meteorização, e à inexistência (até à data) de amostras frescas (e.g. sondagem), as inferências acerca do(s) protólito(s) e, consequentemente, acerca das transformações decorrentes da alteração supergénica serão feitas através de analogias com o observado em Bailundo.

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3.

Enquadramento Geológico

Os Complexos alcalino-carbonatíticos resultam da cristalização de magmas gerados e instalados durante os eventos de reactivação tectono-magmática (rifting intra-continental) de terrenos antigos (Cratão do Congo, no caso do território angolano), predominantemente de idade Arcaica ou Proterozóica (e.g. Alberti, et al., 1999). Os processos relacionados com a abertura do oceano Atlântico condicionaram a distribuição das províncias alcalino-carbonatíticas, nos dois lados do Atlântico Sul segundo alinhamentos que podem ter sido determinados ou modificados por estruturas pré-existentes (Matton, et al., 2009). É neste contexto que surge a Província Paraná-Angola-Namíbia (Etendeka) (PAN).

A diagonal Transangolana compreende várias ocorrências (alcalino-)carbonatíticas, dois dos quais, os complexos de Bailundo e Capuia, são o objecto deste estudo. Embora não existam dados geocronológicos para nenhum deles, ambos são integrados por Araújo e Guimarães (1992) na Carta Geológica dos Recursos Minerais de Angola à escala 1:1.000.000, no conjunto das intrusões sienítico-traquíticas e carbonatíticas [ξ-ϕ], que documentam importante actividade magmática durante o Cretácico Inferior. Estes Complexos intersectam rochas constituintes das formações geológicas do Arcaico (nomeadamente metassedimentos do Grupo Superior [AR12] e corpos graníticos γAR2) e

Proterozóico (sequências metassedimentares, como as que integram o Grupo Oendolongo [PR1-on],

e granitóides γPR1).

Tal como acontece com muitas outras intrusões alcalinas e carbonatíticas em Angola, os Complexos de Bailundo e Capuia dispõem-se segundo um alinhamento NE-SW, sugerindo uma instalação tectonicamente condicionada (Lapido Loureiro, 1995; Reis, 1972; White et al., 1995). A Figura 2 revela, porém, que o controlo estrutural estabelecido à escala regional e local não depende apenas da geometria das zonas de falha NE-SW (incluindo estruturas subsidiárias). Efectivamente, as estruturas NW-SE aparentam jogar papel determinante na localização do complexo de Capuia, contrariamente ao de Bailundo; e tal não é coadunável com a interpretação estrutural apresentada por White et al. (1995), que indica que a instalação dos carbonatitos (tal como os quimberlitos) depende fundamentalmente das intersecções dos corredores de falha e fractura NW-SE a NNW-SSE com as estruturas ENE-WSW.

O facto do carácter alcalino aparecer de forma clara nos complexos a NE de Capuia (e.g. Chiueca e Canata/Andulo), bem como o carácter puramente carbonatítico surgir em Bailundo (SW de Capuia) é bastante interessante, assim como a presença em Capuia de rochas relativamente ricas em espinela cromífera; ou seja, a natureza dos magmas envolvidos na edificação dos complexos ígneos localizados entre Bailundo e Andulo (Canata), muda claramente quando a Diagonal Transangolana é intersectada pelo corredor estrutural NW-SE (Mateus et al., 2010b).

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Figura 2: O alinhamento Bailundo-Capuia-Canata/Andulo (B-Bailundo, Cp-Capuia, Ch-Chiueca, Cn-Canata) conforme

assinalado por Reis (1972).

No que se refere à geologia local de Capuia, este complexo de forma elíptica com orientação aproximadamente E-W, intersecta granitos (por vezes biotíticos), apresentando na sua metade Este uma estrutura anelar (Figura 3). Não obstante a intensa meteorização química, é possível identificar várias litologias, desde logo as indicadas por Lapido Loureiro (1995):

Carbonatitos, dispostos em nove afloramentos na zona central, sendo o cálcio-carbonatito o mais comum;

Rochas siliciosas, por vezes feldspáticas, com forte abundância de óxidos de ferro;

B

Ch Cn Cp

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Fenitos feldspáticos e quartzo-feldspáticos, dispostos na zona externa do anel composto por rochas siliciosas;

Brechas graníticas e brechas polimícticas, essencialmente feldspático-carbonatíticas, presentes na totalidade do complexo, mas mais abundantes no quadrante SW;

Lateritos.

No Complexo de Bailundo, segundo Lapido Loureiro (1995) a estrutura carbonatítica corta granitos alcalinos microclínico biotíticos com apatite (Figura 4), tendo sido identificadas as seguintes litologias:

Ferro-carbonatitos, dispostos no núcleo central do Complexo e manifestando apreciáveis enriquecimentos em óxidos de ferro;

Um anel interno composto por cálcio-carbonatitos, por vezes cavernosos;

Rochas feníticas feldspáticas ou feldspático-piroxénicas muito alteradas, formando um anel externo;

Lateritos (depósitos extensos coluvio-eluvionares), no interior do anel de fenitização.

As frentes de metassomatismo relacionadas com a génese dos anéis de fenitização originam variações químico-litológicas concêntricas que por erosão diferencial promovem frequentemente relevos circulares a sub-circulares. Na estrutura anelar de Bailundo o anel periférico fenítico encontra-se preservado em relevos de dureza com altitudes entre 1818 e 1650 m, contrastando com a área aplanada circundante, com altitude média de 1550 m. Na zona central da estrutura carbonatítica destaca-se o Morro de Belém (ferro-carbonatitos e cálcio-carbonatitos) com 1803 m de altitude e declive acentuado, apresentando uma rede hidrográfica radial-centrífuga.

Em Capuia, a estrutura elíptica apresenta-se mais aplanada, existindo um contraste de altitudes menos acentuado, com pequenas colinas com declives suaves e altitude máxima de 1731 m, dispostas sub-circularmente, destacando-se subtilmente de uma zona aplanada com altitude média de 1550 m.

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15

4.

Metodologias

Neste capítulo apresentam-se as diferentes metodologias usadas, tendo em vista a aquisição de dados necessária para fundamentar a resposta às questões colocadas. Este trabalho foi realizado em diversos laboratórios da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, tais como: Laboratório de Metalogenia, Laboratório de Recepção, Lavagem e Serração de Rochas, Laboratório de Lâminas Delgadas, Laboratório de Raios-x e Laboratório de Microssonda Electrónica.

4.1. Amostragem

Foram realizadas campanhas de campo nos Complexos Carbonatíticos de Bailundo e Capuia (Concessão Mungo), pela empresa Genius Mineira LDA no decorrer dos anos 2008/09 e 2010, com o intuito de recolher amostras provenientes da superfície de ambos os Complexos. Adicionalmente colheram-se amostras na sondagem BLS-1 no Complexo de Bailundo, primeira sondagem de uma campanha ainda em curso. A distribuição espacial da amostragem levada a cabo em ambos os Complexos encontra-se representada em mapas presentes no Anexo 1.

4.2. Análise Macroscópica

A observação inicial das características macroscópicas das amostras foi complementada com a análise cuidada à lupa binocular (Olympus SZX7). As observações de índole macroscópica deram especial atenção às variações de tonalidade apresentadas pelos diferentes exemplares, a sua relação com a composição mineralógica, as diferenças na granularidade, porosidade e relações texturais. Procurou-se ainda documentar a densidade relativa de cada amostra e outras características peculiares (mormente comportamento magnético dos seus constituintes fundamentais com recurso a íman de mão). A síntese dos resultados obtidos figura no campo das “Observações Complementares” apresentado nas fichas de petrografia referentes a cada amostra (Anexos 7 e 8), sendo de destacar o registo fotográfico referente às amostras examinadas, patente nas Estampas 1 a 9 (Anexo 2) e Estampas 1 e 2 (Anexo 3).

A análise macroscópica permitiu igualmente seleccionar domínios representativos em cada exemplar para manufactura subsequente de lâminas delgadas polidas (LPD) necessárias à análise microscópica, bem como para a identificação de agregados friáveis de cores variadas para análise através de difracção de Raios-X.

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4.3. Difracção de Raios-X

Sempre que se verificou na análise macroscópica a presença de agregados friáveis, optou-se por se preparar uma série de porções para estudo através de difracção de raios-X (DRX) pelo método dos pós, que permite, em princípio, identificar as fracções mineralógicas mais importantes.

Esta metodologia foi aplicada na caracterização dos materiais sempre que o seu estado de agregação não permitia identificação petrográfica nem análise química com recurso a microssonda electrónica. Sendo uma técnica especialmente adequada para a análise de fracções com baixo número de espécies minerais presentes, procedeu-se à recolha de vários exemplares representativos de agregados friáveis provenientes de amostras originárias da superfície de Capuia e de profundidade do Bailundo (sondagem BLS-1).

4.3.1.

Técnicas de preparação

Os pós foram obtidos por raspagem dos agregados friáveis com canivete até atingir uma quantidade considerada adequada para moagem manual num almofariz de ágata. A técnica de moagem consistiu em mover o pilão dentro do almofariz segundo movimentos circulares para conseguir a trituração dos grãos até se tornar perceptível uma suavidade do material ao tacto (idêntica a “pó de talco”). Os pós resultantes foram introduzidos no difractómetro usando-se um porta-amostras clássico de metal, o qual exige um volume de amostra muito grande, tendo sido utilizado em algumas situações uma pastilha de silício como porta amostras, uma vez que a quantidade de pó disponível era muito reduzida.

4.3.2.

Condições de análise e de interpretação

Os difractogramas foram obtidos com um difractómetro Philips composto por dois módulos (Philips-PW1830 generator e Philips-PW3710 mpdcontrol), que se encontra sediado no Departamento de Geologia da FCUL. O difractómetro possui um monocromador de grafite e, como fonte de radiação, uma ampola de cobre (Cu) a operar a 40 kV e 30 mA; os varrimentos foram efectuados de forma contínua tendo as intensidades sido medidas de segundo a segundo e a intervalos de 0,020, num total de 700 de 2θ. A interpretação dos difractogramas é usualmente obtida através de pesquisa pelos índices de Hanawalt e de Fink, seguida de comparação directa com as fichas existentes no Powder Difraction File, publicado pelo “Joint Committee on Powder Diffraction Standards - International Centre for Diffraction Data”, que assumem explicitamente que o difractograma experimental corresponde a uma fase única; note-se que a orientação preferencial dos grãos pode levar a picos não exactos dificultando a interpretação do registo difractométrico, do

17 mesmo modo que misturas de muitas fases minerais dificultam também a identificação fidedigna. No caso presente recorreu-se ao software experimental (não publicado), desenvolvido no Departamento de Geologia da FCUL, que permite lidar com misturas através de um método de marcação dos picos (índices de intensidade relativa) no próprio difractograma (Anexos 5 e 6).

4.4. Análise Petrográfica

O estudo petrográfico incidiu sobre 71 lâminas delgadas polidas representando áreas previamente seleccionadas com base no exame macroscópico das diversas amostras.

O tratamento das amostras e consequente produção de taliscas foi realizado com recurso a uma serra diamantada, para posterior fabrico de lâminas delgadas polidas. As lâminas polidas foram observadas ao microscópio óptico de luz transmitida (Nikon Eclipse E400 POL) e reflectida (Nikon ALPHAPHOT-2 YS2 e Leitz HM-POL), visando a caracterização das texturas e identificação das associações minerais.

Como complemento à caracterização petrográfica, foi também efectuado o registo fotográfico detalhado de modo a realçar aspectos gerais e particulares das amostras observadas, tais como associação mineral principal e acessória, mineralogia exótica e texturas peculiares. As descrições completas, acompanhadas pelo registo fotográfico detalhado, encontram-se patentes nas fichas de petrografia referentes a cada amostra (Anexos 7 e 8).

4.5. Química Mineral

O estudo microanalítico de química mineral foi realizado com vista a complementar a análise petrográfica, no sentido de identificar as fases minerais cujas propriedades ópticas não são suficientemente distintivas apenas com recurso ao microscópio óptico, desvendar texturas abaixo do limite de detecção do microscópio e determinar a amplitude de variação composicional apresentada pelas fases minerais existentes, principalmente as que apresentam maior interesse para a resposta às questões colocadas (minerais do grupo do pirocloro, “outros óxidos” (titanatos e zirconatos), magnetites, apatites e fosfatos e flúorcarbonatos de ETR).

4.5.1.

Condições analíticas

As análises químicas pontuais (quantitativas e qualitativas) foram realizadas com a microssonda electrónica JEOL JXA 8200 sediada no Departamento de Geologia da FCUL, equipada com quatro espectrómetros de dispersão de comprimento de onda (WDS), seis cristais analisadores (TAP (Thallium Acid Phthalate), LDE2 (Layered Dispersion Element), LIF (Lithium Fluoride), LIFH (Lithium

18 spectrometer) e PETJ (Pentanerythritol High reflectivity crystal) e detectores de electrões secundários e retrodifundidos, para além de um espectrómetro de dispersão de energia (EDS).

Em trabalho analítico quantitativo, as análises foram realizadas com feixes de diâmetro 5 μm (exceptuando carbonatos, para os quais se usaram diâmetros de 25 μm), 25 nA de corrente de emissão, 15 kV de potencial de aceleração e tempos de contagem de 20 s. A rotina de calibração da microssonda recorreu à análise de padrões metálicos e minerais de composição conhecida que correspondem aos presentes no Anexo 4.

No que se refere às análises qualitativas, o trabalho analítico realizado permitiu determinar a composição química de minerais de interesse, possibilitando estabelecer para cada um deles o seguinte: (1) lista dos elementos a analisar quantitativamente; (2) minimização das interferências mútuas, escolhendo se necessário para linha analítica uma menos intensa, mas livre de interferências, em detrimento da linha mais intensa sobreposta à de outros elementos; (3) aumento do rigor analítico, escolhendo para cada composição química pontos de medida do fundo em comprimentos de onda totalmente desprovidos de emissões características de qualquer dos restantes elementos presentes.

A microssonda electrónica JEOL JXA 8200 permite efectuar análises qualitativas completas com limites de detecção equivalentes aos das análises quantitativas, mas tais análises podem ser extremamente demoradas. Existem no entanto opções no que se refere a análises mais expeditas, com varrimento integral do espectro acessível ao instrumento, mas com limites de detecção estimados em cerca de 0,03-0,05% em peso de cada elemento. As análises pontuais qualitativas foram realizadas com feixes de diâmetro 5 μm (exceptuando carbonatos, para os quais se usam diâmetros variáveis entre 20 e 30 μm), 25 nA de corrente de emissão, 15 kV de potencial de aceleração e varrimento nos cristais analizadores.

4.5.2.

Determinação do carbono e água

No caso dos carbonatos e flúor-carbonatos, a determinação do carbono foi realizada pela diferença da massa total para 100% quando não estão presentes outros elementos que não podem ser medidos (H e Li) e quando se conhecem os estados de oxidação reais dos elementos de transição presentes. Neste caso os erros estimados são inferiores a 5% nos carbonatos e inferiores a 20% quando o carbono é um elemento menor. Este método de determinação do carbono é fundamental, uma vez que as preparações foram previamente metalizadas com grafite.

19 A determinação da água é sempre efectuada por diferença da massa total para 100%. Os erros resultantes estimam-se em menos de 20% nas anfíbolas, menos de 15% nas micas e menos de 10% nas clorites e minerais do grupo da serpentina.

Nas situações em que a gama de elementos analisados está incompleta, constituindo um total de massa inferior a 80%, os valores dos erros nos elementos medidos sofrem um incremento de até 5%.

4.5.3.

Considerações prévias acerca dos cálculos de química

mineral para minerais do grupo do pirocloro

Convém explanar algumas noções muito genéricas sobre este grupo de minerais, que ajudarão não só a compreender a variabilidade composicional observada, como também as dificuldades relativas ao tratamento dos dados analíticos e à própria classificação de algumas composições químicas (algo inesperadas).

A razão para a atenção dada a este grupo de minerais é a sua presença sistemática e em quantidades significativas ao longo de toda a sondagem (BLS-1) e respectiva reprecipitação à superfície com composições distintas, acrescendo-se o facto de que estes óxidos complexos são geralmente muito ricos em nióbio e têm quantidades muito variáveis de tântalo, zircónio, titânio, urânio e tório, para além de quantidades menores, mas muito frequentes, de elementos das terras raras leves, sobretudo cério.

Uma segunda razão para nos debruçarmos detalhadamente sobre estes óxidos é o facto de eles serem o único portador de elementos das terras raras (ETR) e de bário (além de micro inclusões de barite) identificado em toda a sondagem.

Apesar do seu interesse económico (a principal fonte de nióbio a nível mundial), o pirocloro é mal conhecido. O facto parece dever-se à plasticidade da estrutura. Do ponto de vista cristaloquímico, a estrutura é muito simples, dispondo apenas de 2 sítios catiónicos (A e B) e de 2 sítios aniónicos (O e X). Contudo, cada um dos sítios catiónicos é susceptível de incorporar misturas complexas e em proporções cujos limites não são conhecidos, de metais muito diversificados [mais de duas dezenas para o sítio (A) de alta coordenação e aproximadamente 15 para o sítio (B) de coordenação octaédrica], o mesmo acontecendo com os sítios aniónicos, um dos quais (X) pode ser indiferentemente O, OH ou F, sendo o outro geralmente O, mas sem que nada impeça que possa ser também parcialmente OH ou F. Acresce que, tanto o sítio catiónico de maior número de coordenação, como o sítio aniónico independente da rede octaédrica (escrito normalmente X na fórmula ideal), podem ser afectados por lacunas, variando a sua taxa de ocupação desde o limite máximo preconizado pela estrutura ideal (2 e 1, respectivamente) até valores virtualmente idênticos a zero, em ambos os casos. Estas deficiências de ocupação catiónicas e aniónicas ocorrem

20 dê sinais de instabilidade. Aliás, a literatura é unânime em afirmar que a estrutura só se torna impossível com a presença de lacunas na posição B. A consequência de tudo isto é poderem ocorrer pirocloros (tomando aqui o nome no sentido muito lato de minerais com química qualitativamente afim da que é comum no pirocloro estequiométrico) com todas as estequiometrias entre A2B2O6X (a

ideal) e B2O5 ou BO2, consoante os metais que ocupem B sejam predominantemente penta ou

tetravalentes.

Todas estas circunstâncias tornam muito incerta a normalização das análises químicas dos minerais deste grupo. Com base na inexistência, razoavelmente bem comprovada, de lacunas na posição B, a generalidade da literatura, e a própria International Mineralogical Union (IMA) no seu recente relatório sobre pirocloros (Atencio, et al., 2010), são unânimes em recomendar que a normalização se faça para 2 catiões B. Mas dificuldades quase insuperáveis surgem imediatamente ao tentar determinar quais são esses catiões, uma vez que as listas publicadas pela IMA, apesar de mutuamente exclusivas, incluem em ambos os sítios A e B elementos químicos que, aparentemente, poderiam ingressar também na posição estrutural inversa, desde que a composição química global fosse compatível. A actual lista de elementos passíveis de ocupar a posição B (e portanto de entrar na base da normalização) deve ser ampliada, e alguns elementos (pelo menos os ETR e os actinídeos naturais, urânio e tório) podem integrar indiferentemente os dois sítios catiónicos.

Acresce ainda que não há possibilidade de corrigir uma escolha deficiente do elenco de elementos químicos incorporados em B, porque a presença de lacunas quantitativamente muito importantes tanto na posição catiónica A como na posição aniónica X impede que se interpretem os desvios constatados na normalização como decorrendo de uma imperfeição de cálculo, visto haver sempre a interpretação alternativa de esses desvios se deverem a lacunas efectivamente existentes. A única maneira de balizar parcialmente os cálculos (e assim detectar incorrecções na base de normalização) é calcular simultaneamente as ocupações catiónicas e aniónicas, mas o procedimento está sujeito a erros grosseiros, por não se analisar na microssonda o hidrogénio e o oxigénio. O método permite, no entanto, detectar falsas identificações de pirocloro que passam despercebidas com um cálculo normal baseado exclusivamente numa normalização para 2 catiões B sem nenhum controlo do conteúdo aniónico implícito nas análises. Permite também identificar como pirocloros prováveis, ainda que de composição exótica, análises cuja normalização corrente levaria a considerar prováveis misturas de óxidos.

21

5.

Complexo Carbonatítico de Bailundo

5.1. Amostras superficiais

Neste subcapítulo apresentam-se as sínteses relativas aos dados de petrografia e química mineral reportados por Beleque et al., (2009b, c), Beleque, (2010) e Santos, (2010) para um conjunto de 81 amostras com referência BL-P-01 a BL-P-81.

5.1.1.

Sinopse da análise petrográfica

As amostras sujeitas a análise foram divididas em três subconjuntos principais, de forma a caracterizar o zonamento existente: (1) núcleo carbonatítico enriquecido em óxidos de ferro, barite e apatite; (2) anel carbonatítico interno de natureza calcítica (sovítica); e (3) anel externo de fenitização.

O núcleo carbonatítico encontra-se enriquecido em óxidos de Fe, barite e apatite (28 amostras). A fracção matricial é essencialmente constituída por agregados finos de quartzo ± carbonato e, quando as espinelas dominam (bolsadas ferríferas), a proporção de matriz pode ser diminuta. As espinelas (magnetite s.l.), apresentam frequentemente orlas de hematite/maghemite que, por sua vez, se encontram alteradas/substituídas por hidróxidos de Fe e Mn(-Ba). Os processos metassomáticos intensificados posteriormente por meteorização química são fundamentais para o desenvolvimento de associações mineralógicas singulares que, com frequência, constituem disseminações matriciais tardias e preenchimentos de redes anastamosadas de veios, filonetes e venulações. Estas associações mineralógicas são constituídas por flúor-carbonatos, fosfatos tardios de ETR, barite e parte do pirocloro existente (Beleque et al., 2009a; Beleque, 2010).

O anel cálcio-carbonatítico (21 amostras) apresenta uma proporção matricial relativamente elevada, sendo essencialmente quartzosa ou calcítica e, raramente, anquerítica. Observam-se evidências de efeitos claros de alteração em silicatos (piroxenas e clorites), fosfatos (apatite) e sulfatos (barite). A magnetite e o pirocloro são minerais comuns, estando o primeiro raramente oxidado (Beleque et al., 2009a; Beleque, 2010).

Nos fenitos (32 amostras) ocorrem abundantes fases secundárias ricas em ETR (pirocloro e apatite). De destacar a variabilidade das características mineralógico-texturais, algumas imputáveis a possíveis processos de carbonatação e silicificação, outras a fenómenos tardi-magmáticos síncronos da consolidação do corpo ígneo e da fenitização (Santos, 2010). Adicionalmente, coloca-se a possibilidade de alguns fenitos hospedarem diques cálcio-carbonatíticos, justificando-se assim a presença de exemplares com matriz carbonatada (Beleque, 2010). Destaca-se ainda a existência de associações minerais potássico-sódicas, caracterizadas pela presença de feldspatos potássicos

22 por vezes no preenchimento de veios acompanhados por anfíbolas. Ocasionalmente, o carácter subsaturado é denunciado pelo desenvolvimento local de feldspatóides (Santos, 2010).

5.1.2.

Síntese dos resultados de química mineral

Os resultados analíticos corroboram a forte heterogeneidade apresentada pelas litologias identificadas no decorrer da análise petrográfica sendo aqui expressa pelos óxidos (espinelas, anátase/brookite, titano-niobatos), silicatos (piroxenas, anfíbolas, micas, clorites), carbonatos, sulfuretos (pirite e pirrotite), hidróxidos e fosfatos (apatite e fosfatos de ETR) presentes nas amostras de superfície do complexo de Bailundo.

As espinelas (magnetites) manifestam relativa homogeneidade composicional, desviando-se pouco da composição ideal Fe3O4, não obstante a ocorrência de quantidades traço de manganês e

titânio. A meteorização intensa registada por muitos dos exemplares estudados pode conduzir à formação de maghemite (± hematite), ou à alteração/substituição por (hidr)óxidos de ferro e manganês (dominando a goethite).

Os óxidos de titânio (anátase ou brookite) associam-se às fases silicatadas principais tendo sido identificados em amostras de fenitos. A sua composição química não se desvia da ideal (TiO2),

revelando quantidades traço de ferro e cálcio.

No que se refere aos minerais do grupo do pirocloro, os mesmos são quimicamente muito distintos, sendo possível subdividi-los em três grupos fundamentais: (1) titano-niobatos de Ca ou de Ba presentes no núcleo ferro-carbonatítico e anel sovítico, respectivamente, ou na periferia interna do anel sovítico, em que o Ca e o Ba podem aparecer isolada ou conjuntamente, acompanhados por [Fe e Sr] ou [K, Zr e Fe]; (2) titano-niobatos tardios com composição química complexa que, para além dos elementos referidos, incluem ainda Mn, Ce, U, Th, P, Ta, Si e Al (núcleo carbonatítico e periferia interna do anel sovítico); e (3) titano-niobatos de Pb, por vezes com Ca e Ba, presentes no núcleo ferro-carbonatítico e anel sovítico.

Os silicatos constituem uma componente acessória (localmente significativa) do anel sovítico, revelando-se, pelo contrário, essenciais nos fenitos. No primeiro caso são fundamentalmente piroxenas e feldspatos s.l. que apresentam granularidade grosseira e revelam frequentemente efeitos claros de alteração, sendo parcialmente substituídos por quartzo; esporadicamente observam-se clorites. Nos fenitos, os agregados grosseiros matriciais de feldspato s.l. representam a fase silicatada preponderante, localmente acompanhada por piroxenas do tipo aegirina-augite; regista-se ainda a presença de albite, bem como de micas (teniolite).

23 A apatite é especialmente abundante em algumas amostras de fenitos, ocorrendo também nos sovitos. Os grãos observados apresentam composição química intermédia entre a esperada para uma flúor-apatite e uma hidróxi-apatite, com predominância desta última, englobando quantidades traço de ETR (La, Ce e Nd) que, geralmente, não excedem 1,13 wt% ETR2O3.

Os fosfatos de ETR possuem composições químicas muito complexas, tendo-se obtido análises qualitativas (Ca, La, Ce, Nd, P e F) e quantitativas que documentam a presença de fases secundárias ricas em ETR pertencentes ao grupo da rabdofanite [(Ce,La)PO4.H2O]. As análises quantitativas

denunciam conteúdos em ETR variáveis entre 21,2 e 61,2 wt%.

Os flúor-carbonatos de ETR (Figura 5) são muito diversos. No anel sovítico, o flúor-carbonato predominante tem composição próxima da parisite [Ca(Ce,La)2(CO3)F2], revelando conteúdos médios

em ETR2O3de 45 wt%. O Ce é o elemento preponderante, seguido do La, Nd e Pr, denotando-se

ainda concentrações em F, Th, Sr, Y e Fe dignas de referência. Foram também identificadas composições globais de intercrescimentos finos envolvendo flúor-carbonatos de ETR (parisite, synchisite, bastnasite) e (hidr)óxidos de Fe ou óxidos de Mn e Ba, podendo as concentrações em ETR2O3 atingir ± 25 wt%.

Figura 5: Imagens de electrões retro-difundidos obtidas em microssonda electrónica, documentando os modos de

24

5.2. Amostras de sondagem (BLS-1)

Neste subcapítulo apresentam-se as sínteses relativas aos dados de interpretação dos registos de difracção de Raios-X, petrografia e química mineral reportados por Pereira et al., (2010b, d, e, h), e Figueiras et al (2010) para um conjunto de 37 amostras com as seguintes referências: B-0 (37.45 m), B-1 (94.40 m), B-2 (108.00 m), B-3 (118.70 m), B-4 (121.30 m), B-5 (147.50 m), B-6 (181.55 m), B-7 (188.80 m), B-8 (236.00 m), B-9 (250.60 m), B-10 (264.50 m), B-11 (269.10 m), B-12 (288.40 m), B-13 (297.80 m), 14 (303.00 m), 15 (341.50 m), 16 (394,60 m), 17 (421.80 m), 18 (428.15 m), B-19 (437.00 m), B-20 (444.10 m), B-21 (466.70 m), B-22 (472.10 m), B-23 (502.00 m), B-24 (504.10 m), B-25 (522.00 m), B-26 (542.00 m), B-27 (552.50 m), B-28 (568.10 m), B-29 (570.60 m), B-30 (571.50 m), B-31 (575.00 m), B-32 (580.20 m), B-33 (581.40 m), B-34 (592.00 m), B-35 (607.50 m), B-36 (610.20 m).

5.2.1.

Interpretação dos registos DRX

Os difractogramas foram realizados em dois tipos de agregados friáveis, um deles com coloração amarelo/alaranjado (Figura 6) e outro esverdeado numa massa creme/castanho-escuro (Figura 7). Os primeiros foram obtidos nas amostras B-2 e B-8; os segundos na B-3. Os gráficos representativos destes difractogramas e respectiva listagem de picos com a correspondente atribuição a uma ou mais fases minerais podem ser consultados no Anexo 5.

Os difractogramas das amostras B-2 e B-8 indicam a presença inequívoca de calcite, sendo também comprovada a existência de hematite (Fe2O3) e quartzo no material extraído da amostra B-2.

Nesta mesma amostra é possível concluir ainda (com elevado grau de confiança) a presença de flúor-apatite [Ca5(PO4)3F]. Reconhece-se igualmente a existência de uma fase intermédia entre

flúor-apatite e hidróxi-flúor-apatite [Ca5(PO4)3OH] na amostra B-8, apesar da forte sobreposição de picos entre

estes dois minerais. A análise dos difractogramas sugere, ainda que de forma interrogada, a presença de goethite [Fe3+O(OH)] na amostra B-2. Em suma, os agregados friáveis de coloração amarelo/alaranjado compreendem fases portadoras de P (fosfatos de Ca) com impregnações de (hidr)óxidos de Fe, sobrepondo-se a matrizes ricas em carbonato (calcite) e quartzo.

25

b3a b3b

Figura 6: Pormenor do agregado friável de coloração amarelo/alaranjado na amostra B-2.

Os difractogramas das duas fracções da amostra B-3 indicam, com elevado grau de confiança, a presença de quartzo e flúor-apatite, verificando-se ainda a existência inequívoca de magnetite na fracção B-3b. Nesta última fracção (B-3b) existe ainda uma fase flúor-carbonatada de ETR, bem como uma outra pertencente ao grupo do pirocloro, cuja identificação precisa não é possível realizar (na listagem dos picos dos difractogramas eles encontram-se denominados por synchysite [Ca(Nd,Y,Gd)[F/(CO3)2]] e yttropyrochlore [(Y,Ca,U)1-2(Nb,Ta,Ti)2(O,OH)7]).

Figura 7: Pormenor do agregado friável de coloração esverdungada numa massa creme/castanho-escuro na amostra B-3.

5.2.2.

Sinopse da análise petrográfica

Da observação petrográfica (Estampa 1) das 37 amostras da sondagem BLS-1 colhidas entre as profundidades de 37.45 m e 610.20 m (40 lâminas delgadas polidas (Fichas petrográficas no Anexo 7)), destacam-se os aspectos seguintes:

1. A maioria dos exemplares corresponde essencialmente a carbonatitos calcíticos isentos de efeitos imputáveis a alteração química tardia, em que a fracção carbonatada, de grão grosseiro ou médio a grosseiro, é francamente predominante, embora menos abundante nas amostras com referência B-4A, B-9, B-10 e B-20. Os carbonatitos calcíticos são relativamente ricos em fases silicatadas preservando efeitos resultantes de metassomatismo carbónico e alcalino-terroso mais

26 mineralógico-texturais imputáveis a alteração hidrotermal tardia.

2. Os exemplares B-18, B-34 e B-35 representam um subconjunto distinto, documentando a presença de veios (ou filões), denunciados pelo contraste mineralógico entre litologias com matriz cálcio-carbonatítica e massas extensas, cuja associação mineral inclui predominantemente agregados (semi-)maciços de micas castanhas ou verdes (flogopíticas s.l.), por vezes exibindo aspectos pseudo-brechóides (B-18); acresce referir a presença de piroxena incolor ou verde, bem desenvolvida, localmente complementada por anfíbola. A classificação destas amostras aproxima-se da formalmente indicada para rochas glimeríticas (excluindo-se as de natureza foscorítica mercê da relativa escassez de magnetite).

3. As amostras B-13 e B-28 representam duas singularidades distintas, cujas classificações não estão isentas de ambiguidade; a amostra B-13 apresenta-se essencialmente constituída por carbonatos bem desenvolvidos e oxi-hidróxidos de ferro, enquanto a B-28 é, por certo, uma rocha ígnea alcalina essencialmente constituída por uma matriz quartzo-feldspática que envolve abundantes microcristais de aegirina-augite, raros carbonatos e pirocloros e várias impregnações de hidróxidos de Fe; tal como acontece para as rochas portadoras de abundante flogopite, é bem possível que as amostras B-13 e B-28 correspondam a veios (ou filões), assinalando-se também a possibilidade de a amostra B-28 corresponder a uma intersecção do anel fenítico.

4. Os carbonatitos examinados apresentam, embora em proporções variáveis, apatite (disseminada ou constituindo agregados mais ou menos extensos), mica com tonalidade castanha, verde ou alaranjada (por vezes cloritizada) e minerais do grupo do pirocloro ou outros óxidos exóticos (zirconatos/titanatos). Uma parte destas amostras contém piroxena incolor ou verde, bem desenvolvida (amostras B-0, B-4A, B4B, B-9, B-11, B-14, B-15, B-19, B-20, B-21, B-25, B-26 e B-28), embora nalguns casos essa piroxena manifeste alteração significativa, apresentando-se parcialmente ou mesmo totalmente substituída por carbonatos secundários, em geral de grão fino. Verifica-se frequentemente a ocorrência pontual de anfíbola incolor, acicular ou granular (amostras 1A, 1B, 4A, 4B, 6, 9, 10, 11, 12, 15, 17, 20, 21, 23, 26, B-28, B-31 e B-32), também ocasionalmente pseudomorfizada por carbonatos secundários. Regista-se, igualmente, a ocorrência esporádica de olivina quase sempre substituída por uma massa carbonatada secundária (B-30, B-31 e B-33) e, num caso, preservando o padrão de alteração típico relacionado com a sua substituição por talco e serpentina (amostra B-32). Em resultado da alteração destes silicatos para carbonatos secundários, a sílica excedente fica, por vezes, retida in situ sob a forma de quartzo.

5. A magnetite está quase sempre presente como mineral acessório destes carbonatitos, muitas vezes evidenciando oxidação para maghemite+hematite, ocasionalmente intensificada (em

27 estádios tardios da evolução do sistema) conforme indicado pelas orlas espessas de hematite+goethite. São também várias as evidências que sugerem fortemente a possibilidade de existirem pelo menos duas gerações de magnetite, a primeira das quais formando agregados grosseiros que manifestam aspectos (baías de corrosão, subsequentemente preenchidas por calcite, confirmadas com imagens de alta resolução obtidas com microssonda electrónica) indicativos de considerável instabilidade química durante estádios metassomáticos tardios, localmente reforçados por modificações condicionadas pela fracturação assinalável. A segunda geração, com granularidade menor e frequentemente disseminada na matriz carbonatada, apresenta-se menos fracturada e os efeitos da oxidação são sistematicamente débeis.

31 6. Muitos destes carbonatitos contêm também pequenas quantidades de sulfuretos tardios, sobretudo pirrotite, normalmente intercrescida com pirite (ao longo do bordo dos agregados extensos de pirrotite) e, localmente, com rara esfalerite. Os sulfuretos parecem ser sempre relativamente tardios, ocorrendo disseminados no carbonatito, como inclusões na magnetite (2ª geração) ou selando feixes densos de fracturas inter-transgranulares. As evidências petrográficas indicam que a deposição destas fases sulfuretadas é sempre posterior ao(s) episódio(s) principal(ais) de alteração/oxidação que afectaram os silicatos e óxidos do carbonatito original. 7. Parte significativa dos óxidos (espinelas, niobatos, zirconatos ou titanatos) deve a sua génese à

progressão de processos metassomáticos complexos (e polifásicos), vulgarmente traduzidos por frentes de reacção. Estes óxidos registam numerosas variações composicionais, reveladas através de zonamentos convolutos e/ou margens corroídas.

8. As amostras B-2, B-3, B-5 e B7 correspondem a carbonatitos francamente alterados (meteorizados), em que o processo de oxidação foi extremo: a concentração de óxidos e hidróxidos de ferro (e manganês) é grande, encontrando-se os agregados de magnetite primária bastante alterados, quase totalmente substituídos por misturas de maghemite+hematite ou de hematite+goethite, ou mesmo apenas por goethite; a amostra B-7, pelo menos, pode mesmo ser descrita como minério de ferro semi-maciço em matriz carbonatada. A maiores profundidades, as amostras B-22, B-27, B-30 e B-31 representam também carbonatitos alterados; neste caso, devido a metassomatismo carbonatado intenso, verifica-se substituição generalizada da mineralogia primária por carbonatos secundários (anquerite/siderite). A amostra B-22 pode mesmo ser descrita como uma pseudo-brecha carbonatítica, possuindo um cimento constituído por carbonatos secundários.

5.2.3.

Síntese dos resultados de química mineral

Os presentes resultados analíticos representam uma síntese do extenso banco de dados obtido para as amostras da sondagem BLS-1 colhidas entre os 37.45 m (B-0) e os 610.20 m (B-36) de profundidade, permitindo ter uma ideia relativamente precisa sobre a variabilidade composicional apresentada por cada uma das fases minerais existentes. Trata-se, consequentemente, do prolongamento natural dos estudos de caracterização petrográfica expostos anteriormente.

As observações realizadas com microssonda electrónica, através de análises pontuais qualitativas (incluindo EDS) e quantitativas, corroboram a distinção entre duas gerações de magnetite; as análises quantitativas foram efectuadas em locais onde a espinela preserva, o mais possível, as suas características ópticas primárias (nomeadamente nos domínios centrais dos grãos) e encontram-se representadas nas Tabelas I e II, no Anexo 9. Os grãos de magnetite precoce preservam

32 piroxena, micas (flogopíticas), calcite, apatite e pirocloro. Em alguns casos, a alteração/oxidação tardia é manifestamente intensa (Estampa 2, Figura E), conduzindo ao desenvolvimento de orlas maghemíticas, registando-se um leve incremento em Ti junto ao bordo dos grãos. A fracturação pode ser localmente muito intensa, assumindo mesmo características cataclásticas (Estampa 2, Figura B); os óxidos de Ti constituem frequentemente os preenchimentos das microfracturas precoces (casualmente no seio de finos agregados dolomíticos; Estampa 2, Figura C), enquanto as fracturas tardias são seladas por anquerite e quartzo. Os grãos de magnetite tardia tendem a desenvolver formas idiomórficas que apenas ocasionalmente exibem microfracturação intragranular; regra geral não apresentam inclusões (não obstante existirem escassos exemplos de inclusões de sulfuretos) e os efeitos imputáveis a modificações composicionais ulteriores são bastante ténues. Em termos gerais, as análises realizadas revelam relativa homogeneidade composicional para ambas as gerações de magnetite, desviando-se pouco da composição ideal Fe3O4. As distribuições de

concentração obtidas para os óxidos dos vários elementos permitem ainda colocar em evidência conteúdos menores em MnO, MgO e TiO2, bem como traços de Cr2O3 e ZnO. Note-se, porém, que

todos estes adquirem pouca expressão na distribuição catiónica, permanecendo em média abaixo de 0.5 catiões por 32 oxigénios, revelando-se compatível com as indicações dadas por vários autores (e.g. Frost, et al., 1991) para espinelas constituintes de rochas plutónicas alcalinas (incluindo carbonatitos), tipicamente pobres em titânio (< 2 wt% TiO2) e apresentando conteúdos em Al2O3,

MgO e MnO inferiores a 1 wt%.

As fases minerais pertencentes ao grupo do pirocloro desenvolvem hábitos diversos, ora isolados (Estampa 3, Figuras A e B), ora associados a cristais de baddeleyite (Estampa 3, Figuras C e D), apresentando, por norma, fortes zonações composicionais, para além de manifestarem estruturas internas muito complexas (Estampa 7, Figuras A, C e D), as quais documentam a progressão e recorrência dos processos metassomáticos tardios (em boa parte responsáveis pela diversidade mineralógica dos cálcio-carbonatitos, como referido anteriormente); por vezes, os grãos apresentam aspecto fortemente corroído (Estampa 3, Figura E).

Estampa 2 (página seguinte): Imagens de electrões retro-difundidos obtidas em microssonda electrónica ilustrando: (A) agregado grosseiro de magnetite contendo abundantes micro-inclusões de micas e calcite e revelando fracturação

intragranular significativa; note-se ainda a intensidade da alteração/corrosão junto aos bordos dos grãos (amostra B-1A); (B) fracturação intensa / cataclase de agregado grosseiro de magnetite (amostra B-4B); (C) magnetite (mgt), dolomite (dol) com inclusões de TiO2; amostra B-32; (D) inclusões de apatite (ap) e piroxena (px) no seio de magnetite; atente-se ainda na presença de microfenda intragranular selada por óxidos de titânio (amostra B-4B); (E) oxidação tardia da magnetite (mgt) para maghemite (mgh) (amostra B-30).

33 mgt mgh px ap mgt mgt dol TiO2

37 O vasto trabalho analítico realizado sobre estas fases minerais, numa primeira etapa com EDS, recorrendo também a mapas composicionais (Estampa 4, Figura A e B; Estampa 5, Figura A e B) e a perfis de análise qualitativa extensa (Estampa 6, Figura A, B e C; Estampa 7, Figura A e B), complementada por análises quantitativas (Tabelas III a XIII, no Anexo 9), permitiu discriminar diferentes conjuntos composicionais de óxidos complexos que se revelaram muito ricos em Nb, apresentando conteúdos variáveis não negligenciáveis de Ta, Zr, Ti, U e Th, para além de teores menores, mas muito frequentes, em ETRL, sobretudo Ce. De acordo com os resultados analíticos disponíveis, distinguem-se 4 conjuntos composicionais, a saber:

(1) pirocloros de estequiometria ideal, pouco zonados, calco-sódicos, muito ricos em F e Nb, com conteúdos médios em Ti e pobres em Zr, Ta, e U, apresentando ainda teores variáveis em Th e ETR, especialmente Ce (Estampa 7, Figura E).

(2) pirocloros lacunares de composições químicas bastante diversas, afectados geralmente por padrões de zonamento muito complexos e muito variáveis, caracterizados por concentrações altas ou relativamente altas de Zr, Ti, Th, ETR (especialmente Ce) e por valores baixos a muito baixos de Na e F e a correlativa descida da concentração em Nb (substituído em parte por Zr e Ti), que todavia se mantém elevada.

(3) Ambos os tipos anteriores, especialmente o segundo, conhece uma variante caracterizada por valores anormalmente altos de Ta e U, e conteúdos muito baixos (tipicamente algo inferiores a 30% em óxido) de Nb. Estas variantes ocorrem sempre em cristais zonados (Estampa 7, Figura A, C e D) presentes em escassas amostras.

(4) Finalmente, existe em quantidades subordinadas uma panóplia de composições qualitativamente afins do pirocloro, mas com estequiometria ou composição química distinta. A variabilidade deste grupo é extrema, observando-se desde estequiometrias ideais, mas sem (OH) e/ou F, até estequiometrias que já se aproximam muito das dos óxidos simples tetra e pentavalentes, sendo tipicamente as composições químicas dominadas ou por Zr ou por Ti, acompanhadas ou não por quantidades significativas de Nb e/ou de outro elemento químico típico do pirocloro. Na amostragem estudada, estas composições são claramente minoritárias, mas não é de excluir a priori a possibilidade de elas virem a revelar-se típicas de volumes significativos do corpo carbonatítico.

Estampa 4 (página seguinte): (A e B) Mapas composicionais de inclusões betafíticas em pirocloros. Note-se a total

ausência de zonamento e o carácter aparentemente euédrico dos contornos. O pirocloro hospedeiro está ligeiramente fracturado, sendo as fracturas preenchidas por um outro pirocloro enriquecido em actinídeos e lantanídeos (ETR), como se verifica facilmente pela não detecção das fracturas nos mapas correspondentes ao Ta e, em parte, ao Nb. Os gradientes de orientação NNW-SSE observados no hospedeiro, particularmente evidentes no mapa do Nb, são artefactos provocados pela grande área do mapa que não permite um alinhamento perfeito entre a radiação emitida e as janelas de entrada nos espectrómetros da microssonda.