Caracterização mineralógica e geoquímica de ocorrências de terras raras no maciço granítico Serra Dourada, Goiás/Tocantins, Brasil

Abstract

O Maciço Granítico Serra Dourada (MGSD) é um granito tipo-A localizado no norte do Estado de Goiás e sul do Estado do Tocantins. Este trabalho aborda as várias formas de ocorrência de Elementos de Terras Raras (ETR) no MGSD, com ênfase especial para os depósitos de placer, tratados em um capítulo próprio. O trabalho teve por objetivo entender como as formas de ocorrência se correlacionam entre si, descrever as principais características de cada uma e avaliar o potencial do MGSD de ser explorado economicamente. Particularmente com relação aos depósitos de placer, é abordada a questão da estabilidade dos principais minerais de TR nas condições em que eles ocorrem, avaliando o grau da alteração supergênica a que eles são submetidos. Os métodos utilizados envolveram a amostragem em campo dos diferentes materiais onde as TR ocorrem, como no granito não alterado, granito parcialmente alterado ou saprolitizado, concentrações de minerais pesados em depósitos de placer e zonas de alteração avançada compostas essencialmente por argilominerais. O material amostrado foi analisado quimicamente e lâminas de rocha e seções delgadas com minerais detríticos recuperados dos depósitos de placer foram confeccionadas para serem analisadas em microssonda eletrônica. Os resultados mostram que, tanto no granito não alterado quanto nas áreas onde o mesmo se encontra saprolitizado, os principais minerais portadores de TR são monazita, xenotima e allanita na forma de minerais acessórios. Ainda na rocha sã, observa-se a formação de minerais de TR secundários (minerais do grupo da bastnaesita) substituindo allanita, como resultado da interação do granito com fluidos hidrotermais ricos em flúor e carbonato. Nos depósitos de placer, viu-se que monazita e xenotima detríticas são os principais reservatórios de ETR, representando cerca de 1% e 0,5% respectivamente da variabilidade mineralógica dos sedimentos aluvionares. No saprolito, monazita e xenotima residuais são os principais reservatórios de ETR, além de outros minerais de TR ecundários/autigênicos. Nos horizontes argilosos, resultado de estágios avançados da alteração química do granito, os ETR estão presentes na forma de íons adsorvidos na superfície de argilominerais, principalmente illita e caolinita. Os teores médios de ETR são de 0,07 wt% no granito não alterado, 0,21 wt% no saprolito, 0,11 wt% nos horizontes argilosos, 0,4-1,2 wt% nos sedimentos aluvionares e até 22 wt% no concentrado de minerais pesados recuperados dos sedimentos aluvionares. As principais conclusões são que sucessivos eventos de intemperismo químico e físico no Maciço levaram a um enriquecimento relativo nas quantidades de TR em direção aos produtos de alteração. A alteração supergênica destes minerais está relacionada à presença de ácidos orgânicos e outros complexantes associados aos depósitos de placer e o enriquecimento em TR pesadas à presença de argilominerais presentes nos horizontes argilosos. Os depósitos de placer podem ser aproveitados economicamente, mas sua ocorrência é mais restrita. Já o saprolito e os horizontes argilosos têm como vantagens sua ocorrência em amplas áreas com boa distribuição sobre todo o granito, sendo alvos preferenciais. Em ambos os casos, a vantagem é de que o processo de mineração e beneficiamento é mais simples e menos oneroso quando comparado ao aproveitamento da rocha sã. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The Serra Dourada Granitic Massif (SDGM) is an A-type granite located in northern Goiás State and southern Tocantins State, Brazil. It is part of a series of A-type granites belonging to a group called Goiás Tin Province. This work approaches the several forms of REE occurrences in the SDGM, focusing in placer deposits in a separate and more detailed chapter. This study aimed to understand how the different forms of REE occurrence correlate with each other; it also describes the main features of each type and evaluate the SDGM potential to be economically exploited. Particularly regarding the placer deposits, it is addressed the stability issue of the main REE detrital minerals under the specific conditions in which they occur, evaluating the degree of supergenic alteration they underwent. The methods used involved sampling of the materials in which the REE occur, such as the fresh granite, partially altered granite or saprolite, heavy mineral concentrates in placer deposits and clayish horizons. The sampled material was chemically analyzed. Thin and polished sections with detrital heavy minerals recovered from placer deposits were made and submitted to electron probe microanalysis. The results yield that either in the fresh and in the saprolitic granite the main REE carriers are monazite, xenotime and allanite as accessory minerals. Still in the fresh granite, secondary/hydrothermal minerals (bastaesite group minerals) replace allanite, as a result of the interaction between the granite with F,CO2-rich hydrothermal fluids. In placer deposits, detrital monazite and xenotime are the main REE carriers, representing around 1% and 0.5% respectively of the mineralogy of the alluvial sediments. The weathered granite (saprolite) contain both resistant monazite and xenotime as well as secondary authigenic REE-bearing minerals. In Clayish horizons, ultimate products of chemical weathering of the granite, REE occur as ions adsorbed on the surface of clay minerals, primarily illite and kaolinite, forming the so called ion-adsorption type deposits. Average REE contents are 0.07 wt% in fresh granite, 0.21 wt% in saprolite, 0.11 wt% in clayish horizon, 0.4 - 1.2 wt% in alluvial sediments and up to 22 wt% in the heavy mineral concentrate obtained from the alluvial sediments. The main conclusions are that successive events of physical and chemical weathering caused a relative enrichment in REE within the granite towards the more altered domains, especially in heavy REE in the clayish horizons. Supergene alteration of monazite and xenotime is related to organic acids and other ligsnds present in the sampled sites, and the enrichment in heavy REE to clay minerals present in the more altered domains. Placer deposits could be exploited, but its occurrence is more restricted. The saprolite and the clayish horizons have the advantage of covering wide areas so that it would be preferable targets. In both cases though, the advantage is that the mining process as well as the dressing mineral techniques are cheaper and simpler when compared with fresh rock mining.