Xenotima, Gagarinita, Fluocerita e Waimirita da Mina Pitinga (AM) : mineralogia e avaliação preliminar do potencial do albita granito para exploração de elementos Terras Raras e Ítrio

Abstract

A jazida de Pitinga (Sn, Nb, Ta e criolita) é um depósito de classe mundial, onde o minério ocorre associado à fácies albita granito do granito Madeira (~1,83 Ga). Este trabalho é centralizado em minerais de ETR e Y, visando contribuir para o entendimento da evolução do sistema albita granito e avaliar preliminarmente o potencial desta rocha para exploração destes elementos como coprodutos. A fácies albita granito de núcleo possui concentrações de ETR de 180,76 a 12.168,04 ppm (média de 1.725 ppm) e de Y de 35,6 ppm a 7.846,1 ppm (média de 825 ppm). No albita granito de borda, as concentrações destes elementos são da ordem de 30% menores do que no de núcleo. A xenotima é o principal mineral de minério de ETR e Y. Ocorre disseminada (<0,5% no albita granito de núcleo e <1% no albita granito transicional) e na forma de aglomerados de cristais centimétricos em pegmatitos na parte central do albita granito de núcleo. É caracterizada pelo alto conteúdo de ETRP (17% a 24% no conjunto), especialmente na xenotima disseminada no albita granito de núcleo (22% a 24%). O Y na xenotima varia de 19 a 28%, os conteúdos de U, Th e Ca são baixos e uma forte correlação positiva entre Si e Th indica a ocorrência de substituição do tipo torita: Y3+ + P5+ = Th4+ + Si4+. O F ocorre em concentrações de 0,11% até 5,10% na xenotima do albita granito de núcleo, de 0,64% a 1,40% na xenotima do albita granito pegmatítico e de 0 a 0,68 na xenotima da fácies transicional. Sua incorporação na estrutura da xenotima ocorreu segundo as substituições: [PO4]5- + (Th)4+ = [ . (F)4]4- + (Y, ETR)3+ e [PO4]5- + (Ca)2+ = [ . (F)4]4- + (Na)1+. O encurtamento do parâmetro c, com o menor valor já encontrado em xenotima natural, é relacionado ao alto conteúdo de ETR e especialmente à abundância de Yb e Er. Relações invertidas com o padrão sintético YPO4 e modificações dos parâmetros a e c em diferentes proporções são relacionadas à substituição de O por F. Os dados obtidos por MSE determinaram uma idade de 1838 +/- 145Ma. A gagarinita ocorre associada ao albita granito de núcleo na base da Zona Criolítica B, onde poderá constituir um mineral de minério de ETR e Y adicionalmente à xenotima. Sua composição é Na0,24Ca0,58Y1,01(ETR)0,39F5,81. Possui abundantes inclusões (<1 mm) de fluocerita (Ce0,53-0,66 La0,09-0,26 Nd0,08-0,26 Sm0,01-0,04 Eu0,01 Y0-0,03 F3,3-4,14). Esta tem seus parâmetros cristalográficos (a= 5,97 a 5,99 e c= 3,50 a 3,53) modificados em relação aos padrões sintéticos pela presença significativa de La e Nd em solução sólida. A origem destas inclusões foi investigada detalhadamente por diversas técnicas (MET, MEV, IF) concluindo-se como mais provável sua formação através da exsolução dos ETR de raio maior do que o do Sm, a partir de uma gagarinita inicial (Na0.23Ca0.53REE0.99Y0.48F7.69) metaestável. A waimirita é um mineral novo que ocorre em veios tardios, de espessura centimétrica, associada com um polítipo da caulinita. Foi caracterizada como um fluoreto de Y [(ETR,Y)F3] no qual os ETR predominantes são os pesados (especialmente o Dy) e Ca e Na ocorrem em pequenas quantidades. A evolução geoquímica dos ETR em rocha total contraria os modelos convencionais de enriquecimento de ETRL nas fácies tardias. O efeito tetrad (mais freqüente na terceira tetra) ocorre no albita granito de núcleo, albita granito de borda, granito hipersolvus e no depósito criolítico maciço e é relacionado ao maior enriquecimento relativo de ETRP nas fácies tardias. No albita granito de núcleo, o efeito tetrad total (TEt) é de 2,48 e o na terceira tetra (TE3) é de 1,87. As partes desta rocha menos enriquecidas em ETR apresentam efeito na primeira tetra (TE1) de 1,34. As amostras extremamente ricas em ETR raramente apresentam efeito tetrad, significando que este fenômeno não está relacionado apenas com a abundância destes elementos. O TEt é maior nas porções do granito com mais flúor, porém não ocorre correlação estatística significativa deste efeito com o flúor, com as anomalias de Eu e Ce e com a razão ETRL/ETRP.

The Pitinga mine (Sn, Nb, Ta and cryolite) is a world-class deposit associated with albite-enriched facies of the Madeira granite (1.83 Ga). This study deals on RRE and Y minerals in order to contribute to the understanding of the albite-enriched system evolution and evaluate preliminarily the potential for exploitation of these elements as coproduct. The REE grades in the core albite-enriched granite ranges from 180 to 12168 ppm (average 1725 ppm) and the Y grades ranges from 35ppm to 7846 ppm (average 825 ppm). In the border albite-enriched granite, the grades are 30% lower than in the core facies. Xenotime is the principal REE and Y ore mineral. It occurs disseminated (<0.5% in the core albite-enriched granite and <1% in the transitional albite granite) and like agglomerates of centimeter crystals in the pegmatitic albite-enriched granite on central part of the core albite-enriched granite. This mineral has high contents of HREE (17% to 24% in all), especially in the core albiteenriched granite xenotime (22% to 24%). Y in xenotime ranges form 19% to 8%; U, Th and Ca contents are low and a strong positive correlation between Si and Th is related to the thorite type substitution: Y3+ + P5+ = Th4+ + Si4+. The F concentrations ranges from 0,11% to 5,10% in the core albite-enriched granite xenotime, from 0,64% to 1,40% in the pegmatitic albite-enriched granite xenotime and from 0 to 0,68% in the transitional albite-enriched granite xenotime. Its incorporation in the xenotime structure occurred through the substitutions: [PO4]5- + (Th)4+ = [ . (F)4]4- + (Y, ETR)3+ and [PO4]5- + (Ca)2+ = [ . (F)4]4- + (Na)1+. The shortening of the c parameter, the lowest value ever found in natural xenotime, is related to the high REE content and especially to the Yb and Er abundance. Reversed relations with the YPO4 synthetic pattern and modifications on the a and c parameters in different proportions are related to the replacement of O by F. The chemical data determined an age of 1,838 +/- 145Ma. Gagarinite occurs associated to the core albite-enriched granite, in the lower part of the cryolitic zone B, where it could be a mineral ore REE and Y in addition to xenotime. Its composition is Na0,24Ca0,58Y1,01(ETR)0,39F5,81. It has abundant inclusions (<1 mm) of fluocerite (Ce0,53-0,66 La0,09-0,26 Nd0,08-0,26 Sm0,01-0,04 Eu0,01 Y0-0,03 F3,3-4,14) with crystallographic parameters (a= 5.97 to 5.99 and c= 3.50 to 3.53) modified compared to synthetic standards by the significant amounts of La and Nd in solid solution. The origin of these inclusions was investigated in detail by various techniques (TEM, SEM, FI). It is most likely formed by exsolution of REE with radius greater than that of Sm, from an initial metastable gagarinite (Na0.23Ca0.53REE0.99Y0.48F7.69). Waimirite is a new mineral that occurs associated with a kaolinite polytype in later veins. It is characterized as a Y fluoride [(REE, Y)F3] in which the predominant REE are the HREE (especially Dy); Ca and Na occur in small quantities. The tetrad effect (more frequent in the third tetra) occurs in the core albiteenriched granite, border albite-enriched granite, hypersolvus granite and in the massive cryolite deposit, and is associated with HREE enrichment in the late facies. In the core albiteenriched granite the total tetrad effect (TET) is 2.48 and the third tetra (NT3) is 1.87. Portions of this rock less enriched in REE have effect in the first tetra (ES1) of 1.34. Samples extremely rich in REE rarely present tetrad effect, meaning that this phenomenon is not only related with the abundance of these elements. There is no statistically significant correlation between tetrad effect and Eu and Ce anomalies, LREE / HREE and F.