ÓXIDOS DE Nb-Ta DE LAS PEGMATITAS GRANÍTICAS DE

MACLA
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XXVI R EUN iÓN (SEM) / XX R EUN i Ó N (SEA)
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2006
ÓXIDOS DE Nb-Ta DE LAS PEGMATITAS GRANÍTICAS
DE GIRAÚL, ANGOLA
A.O. GON<;:ALVES (1), P. ALFONSO (2), J.c. MELGAREJO ( 3 ), A. BUTA NETO (1)
Y
A. PANIAGUA
(4)
(J) Departamento de Geología, Faculdade de Ciencias, Universidade Agostinho Neto. Avda. 4 de Fevereiro Nº 7 1 . Caixa postal, 8 1 5
Luanda, Angola, ([email protected] com, [email protected] com, [email protected] com)
(2)
Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera del CSIe, el Lluis Solé i Sabarís s/n 08028 Barcelona [email protected] csic.es
(3 ) Departament de Cristaz . zografia, Mineralogíi i Diposits Minerals. Facultat de Geologia, Universitat de Barcelona. Martí i Franques,
s/n. 08028 Barcelona ([email protected] ub . es)
(4)
Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad de Zaragoza. Pedro Cerbuna, 1 2 . 50009 Zaragoza (paniagu[email protected] es).
INTRODUCCIÓN
Actualmente unos pocos elementos, entre ellos el N b y
el Ta, son conocidos como « elements for the future» , debi­
do a sus particulares aplicaciones en sectores económicos
clave. Las pegmatitas graníticas constituyen una de las
fuentes principales de estos elementos . En el SW de
Angola, cerca de la ciudad de Namibe, a lo largo del s. XX
se efectuaron exploraciones para ests elementos y Be en
un campo pegmatítico situado a lo largo del río Giraúl.
Trabajos de campo preliminares permitieron catalogar las
pegmatitas como de los subtipos de berilo-columbita­
fosfato (Gon<;:alves et al., 2005). En este campo pegmatítico
los minerales de Nb-Ta son comunes en las pegmatitas
más evolucionadas. El objetivo de este trabajo es la carac­
terización en términos de química mineral de los minera­
les de Nb-Ta del campo de Giraúl, así como establecer sus
condiciones de formación en relación con los procesos de
cristalización de las pegmatitas.
GEOLO GÍA DEL ÁREA
A grandes rasgos, en la zona estudiada se diferencian
tres grandes elementos: a) materiales del basamento Ar­
c a i c o ( s e r i e s d e t r í t i c a s y v o l c á n i c a s, d e f o r m a d a s,
metamorfizadas e intruidas por granitoides y pegmatitas);
b) fallas y vulcanismo asociado del Jurásico Superior­
Cretácico Inferior; c) cobertera del Cretácico Inferior.
L a s s e r i e s d e l A r c a i c o e s t á n c o n s t i tu i d a s p o r
alternancias d e esquistos moscovítico-biotíticos (color os­
curo en afloramiento) con areniscas (colores claros) . Estas
series corresponden a depósitos submarinos turbidíticos,
y los situados en la zona norte son más proximales que
los situados al sur. En estas series se intercalan paquetes
hectométricos de rocas volcánicas básicas. Estas rocas han
sido afectadas por un metamorfismo regional en facies
anfib o l i t a s y p o r d o s e s t a d i o s de p l e g a m i e n t o
precámbricos, e l principal de los cuales tiene una direc­
ción aproximada N 1 20E. Localmente llega a producirse
anatexia en los niv e l e s p e líticos, con d e s arrollo d e
migmatitas.
La composición de los granitoides comprende desde
dioritas hasta leucogranitos biotítico-moscovíticos ricos
en granate; no obstante, predominan los más ácidos. Los
afloramientos de granitoides se disponen según una fran­
ja Noreste-Suroeste, emplazada en el núcleo de los plie­
gues y ocupando el centro del campo pegmatítico. Estos
intrusivos están asociados al intervalo entre las dos prin-
cipales fases de deformación, puesto que se aprecia una
foliación en los mismos. Este intervalo corresponde al
climax metamórfico. En los términos evoluciona d o s
(leucogranitos moscovítico-biotíticos) aparecen como mi­
nerales accesorios chorlo, apatito y almandino.
Las pegmatitas graníticas se disponen en el interior de
los cuerpos graníticos o en el exterior de los mismos (Fig.
1). Estas pegmatitas se encuentran generalmente en forma
de diques, dispuestos según la foliación dominante, pero
e s c o m ú n e n c o n t r a r en l o s e s qu i s t o s c u e r p o s d e
pegmatitas afectados por boudinage o incluso por folia­
ción, sugiriendo un emplazamiento anterior a la última
fase de plegamiento. Se ha distinguido diversos tipos de
pegmatitas en función de su encaj ante, estructura interna
y m i ne r a l o gí a : p e g m a t i t a s t i p o 1 ( e s t é r i l e s , p o c o
estructuradas y sin zonas d e reemplazamiento tardío, en­
cajadas en granitos y con aspecto de diferenciados de los
m i s m o s ) ; ti p o II ( e s t é r i l e s, e n c aj a d a s en r o c a s
metamórficas y con estructura interna zonada), tipo III
( c o n mineralización d e Nb- (Ta ) , e n c aj a d a s en r o c a s
metamórficas y c o n estructura interna zonada), tipo I V
(subtipo berilo-columbita-fosfatos, c o n mineralización d e
Nb- (Ta), r i c a s en f o s f a t o s d e L i , e n c aj a d a s en r o c a s
metamórficas
y
con
e s tr u c t u r a
zonada
y
reemplazamientos), y tipo V (subtipo de espodumena, con
mineralización de Nb-Ta, ricas en espodumena, lepidolita
y fosfatos de Li, encaj adas en rocas metamórficas y con
estructura zonada y reemplazamientos) .
Por otra parte, se distingue un conjunto de fallas con
juego sinistral, con direcciones Noreste-Suroeste y aproxi­
madamente Noreste-Suroeste. Estas fallas cortan al cam­
po pegmatítico, distorsionando su zonación, y favorecen
la intrusión de diques de diabasas. Estos diques tienen
anchura de orden hectométrico, y varios kilómetros de
longitud. Dicha fracturación y el magmatismo tardío pue­
den estar asociados al sistema de rift angoleño y a la aber­
tura del Atlántico.
Finalmente, sobre el conjunto de materiales arcaicos se
disponen, de forma discordante, materiales del Cretácico
Inferior: paquetes de conglomerados, areniscas, y, local­
mente, rocas volcánicas básicas.
MINERALO GÍA Y COMPOSICIÓN
ÓXIDOS DE Nb -Ta
DE
LOS
En las pegmatitas del subtipo berilo-columbita-fosfatos
de Giraúl los minerales de Nb-Ta más comunes son los del
grupo de la columbita . L o s minerales del grupo d e l
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10 Km
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" Cuerpos pegmatiticos
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Leyenda
"
D Cuarzodioritas a granodioritas
O Leucogranitos
[SI Diques máficos del Jurásico superior-Cretácico Inferior
EJ Fallas
8 Zona con pegmatitas tipo (1)
O Zona con pegmatitas tipo II
O Zona con pegmatitas tipo 111
O Zona con pegmatitas tipo IV
• Zona con pegmatitas tipo V
B Cuerpos de cuarzo
Figura 1 : Campo pegmatítico de Giraúl, con la situación de los diferentes tipos de pegmatitas
p i r o c l o r o s o n p o c o i m p o r t a n t e s en e s t e g r u p o d e
pegmatitas, mientras que en l a s pegmatitas d e l tipo
espodumena ambos grupos son igualmente abundantes.
Grupo de la columbita
Los cristales de columbita-tantalita son normalmente
idiomórficos o subidiomórficos con un tamaño de hasta
pocos mm, aunque en algunos casos pueden tener hasta
un centímetro. La composición de estos minerales aparece
representada en el cuadrilátero de la columbita (Fig. 2a).
En las pegmatitas be berilo-columbita-fosfato aparecen
en la primera y segunda zona intermedia. Los cristales de
la primera zona intermedia corresponden al término
ferrocolumbita; no presentan zonación o ésta es de tipo
convolucionado. Esta zonación es debida principalmente
a variaciones en la relación Ta/(Ta+Nb), la cual oscila en­
tre 0.08 y 0.34. La relación Mn/(Mn+Fe) se encuentra en
un estrecho rango, entre 0 . 1 7 y 0.36; no obstante, existen
también cristales de manganocolumbita, con una relación
Mn/(Mn+Fe) de 0 . 78-0 . 82 . En la segunda zona intermedia
el rango de valores en la rela ción Ta/(Ta+Nb) y Mn/
(Mn+Fe) es más amplio. Según su composición podernos
agrupar las muestras en tres grupos a) Muestras formadas
por cristales idiomórficos no zonados o con una zonación
poco marcada y de tipo convolucionado, correspondiendo
a ferrocolumbitas con poca zonación química, muy pobres
en Ta, Ta/(Ta+Nb) es 0.06 - 0 . 1 5 Y Mn/(Mn+Fe) similar a
los cristales de la primera zona intermedia, 0.21 - 0.30. b)
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Cristales idiomórficos con zonado convolucionado muy
acusado debido a una variación principalmente en la rela­
ción Ta/(Ta+Nb), variando desde ferrocolumbitas hasta
ferrotantalitas; la relación (Ta/(Ta+Nb) es 0.24-0 .57. En
este caso la Mn/(Mn+Fe) es algo más elevada, 0.34-0 .44. e)
cristales idiomórficos a subidiomórficos que presentan
una p arte central con zonado convolucionado poco mar­
cado rodeados por una zona externa con un zona do con­
céntrico más marcado, con varias alternancias en el valor
de
la r e l a c i ó n Ta / ( Ta + N b ) ; c o r r e s p o n d e n a
manganocolumbitas y manganotantalitas; la relación (Ta/
(Ta+Nb) es 0 .29-0.59 y Mn/(Mn+Fe) es 0 . 72-0 .89.
En el resto de pegmatitas estos cristales corresponden a
una tendencia p obre en Mn y rica en Fe en donde los tér­
minos van desde ferrocolumbita a ferrotantalita.
El W0 3 puede llegar hasta un 2 . 7% en peso, el Ti02 llega
hasta un 1 . 9% en peso y el Sn hasta un 0.6% en peso, pero
los valores más frecuentes de estos óxidos son inferiores
al 1% en peso. y, Sb, Pb, Ca, Mg y Bi son normalmente
muy bajos.
Stibiocolumbita-Stibiotantalita
Se e n c u e n t r a en p e g m a t i t a s de b e r i l o - c o l u m b i t a ­
fosfato, en vetas que aparecen reemplazando óxidos de
Nb-Ta preexistentes. Aunque su contenido en Mn y Fe
es b aj o, usualmente inferior al 1 % en peso, tanto la rela­
ción Mn/(Mn+Fe) corno la Ta/(Ta+Nb) preserva los va­
lores de los minerales que encaj an las vetas (Fig . 2a). El
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Sb 2 0 3 oscila entre un 40 y un 48% en peso y el Y2 0 3 es
elevado, 2 . 6-3.4% en peso. El contenido en B i 2 0 3 e s des­
preciable .
Los óxidos presentes que forman p arte de este grupo
e n l a s p e g m a t i t a s de b e r i l o - c o l u m b i t a y b e r i l o ­
columbita-fosfato c o r re s ponden en su m a y o r í a a
piro cloro (Fig. 2b), si se exceptúa la muestra que en el
caso de la columbita-tantalita d a una composición co­
rrespondiente a la tendencia de elevado Mn/(Mn+Fe)
en l a que se h a l l a m i c rolita. La p e gmatita del t i p o
espodumena presenta siempre u n a composición corres­
pondiente a la microlita.
En las pegmatitas de berilo-columbita-fosfato el piroc1oro
p u e d e s e r u r a n o p i r o c l o r o , e s ti b i o p i r o c l o r o o
plumbopiroc1oro. En el estibiopiroc1oro el contenido en U
es despreciable, mientras que parece existir una cierta solu­
ción sólida entre el uranopirocloro y el plumbopiroc1oro. El
Ti02 es inferior a1 2% excepto en el plumbopirocloro, donde
oscila entre 4.2 y 6.2 % en peso. El Sn, Th y Bi son siempre
d e s p r e c i a b l e s . El Y es c a s i n u l o e x c e p t o en e l
estibiopiroc1oro donde llega a 0.5%. E l Mn y Fe general­
mente presentan valores inferiores al 1 % pero en algún caso
llegan a1 2 y 8 % respectivamente. El CaO y el SrO son muy
variables, pudiendo llegar hasta un 2.9% y 3.8% en peso res­
pectivamente. El BaO suele presentar valores inferiores al
0.3% pero en algún caso llega hasta 1 .8%. El Na es inferior
al 15 excepto en el estibiopiroc1oro donde llega hasta un
3.7% . El F siempre es inferior al 0.3%.
Las pegmatitas de berilo-columbita se caracterizan por la
presencia de bismutopiroc1oro; el contenido en Bi2 03 oscila
entre 14 y 21 .0%. Presenta un elevado contenido en U02
(entre 5.2 y 8.4% en peso) y PbO (hasta un 10.8% en peso) .
En la pegmatita de espodumena se distinguen dos ge+
o
0.8
-:El
Z
+
�
�
•
o
0.6
0.2
Aunque existen términos ricos en Mn, en general la
tendencia que siguen l o s c r i s t a l e s d e Nb-Ta de l a s
pegmatitas de Giraúl es a variaciones en la relación Ta/
(Ta+Nb ) . La variación en la rela ción Mn/(Mn+Fe) e s
e s c a s a a escala de cristal, s i n embargo e s t a varía según
la zona en la que se encuentre el cristal .
En las pegmatitas de Giraúl se aprecia la tendencia
general a un incremento en la relación Ta/(Ta+Nb) con
la evolución C E erny et al., 1 995) y e s atribuida a una
mayor s o lubili d a d del termino tantalita r e s p e cto a
c o lu m b i t a en l o s fun d i d o s p e gm atíti c o s ( L innen y
K e p p l e r, 1 9 9 7 ) . L a v a r i a c i ó n e n l a r e l a c i ó n Mn/
(Mn+Fe) está en dependencia de las otras fases minera­
les que contienen los que cocristalizan con estos óxi­
dos. El zonado oscilatorio presente en la mayoría de los
cristales de columbita-tantalita indica reacciones pos­
teriores a la formación de los mismos (Tindle y Breaks
2 0 0 0 ) . L o s c r i s t a l e s que p r e s e n t a n una z o n a c i ó n
concéntrica rodeando la convolucionada, c o n elevad a
relación Mn/(Mn+Fe) se habrían formado en u n a etapa
m á s t a r d í a . La o c u r r e n c i a en v e t a s de l a
estibiocolumbita indica que s e trata d e u n mineral tar­
dío f o rm a d o a p a rtir d e l a r e a c c i ó n de los flui d o s
hidro termales con l o s óxidos de Nb-Ta preexistentes .
El mismo origen tendría la bismutocolumbita.
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Tipo 111
Tipo IV
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0.2
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DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
Tipo II
p
0.4
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neraciones de microlita con una marcada diferencia entre
la composición de ambas. Una de ellas es rica en Ca (9.51 1 .0% CaO), Na (5.5-6.5%) y F (4,9-6.2%) . La otra es una
uranomicrolita, con 13.0-16.0% en peso de U02, con un
contenido en F de hasta 1 .5% en peso y PbO hasta 3% en
peso. La microlita correspondiente a la pegmatita de be­
rilo-columbita-fosfato presenta una composición similar
a este segundo tipo.
Grupo del pirocloro
1.0
6
0.4
0.6
Mnf(M+Fe)
0.8
Nb
"b
Be
pirocloro
••
•
D��"
•
e
•
Ta
1.0
(a)
(b)
Figura 2 : Caracterís ticas composicionales de los óxidos de Nb- Ta de las pegmatitas de Graúl: a) Variación en las relaciones Mn/
(Mn+Fe) y TA!(Ta+Nb) de los minerales del grupo de la columbita.; b) diagrama Nb-Ti-Ta de los minerales del grupo del pirocloro; c)
&iagrama U+Pb-Sb+Bi-Ca+Sr+Na de los minerales del grupo del pirocloro. Las letras indican las diferen tes pegmatitas a que pertene­
cen las mues tras. Tipo IV* representa la composición de la estibiocolumbita de las pegmatitas de tipo IV
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L o s óxidos del grupo del piro cloro presentan una
gran varie d a d composicional. El contenido en Nb-Ta
reflej a el de la columbita-tantalita de su alrededor y la
gran riqueza en diversos elementos (U, Sb, Pb, C a, Sr)
indi caría el origen metasomático de estos minerales .
Por consiguiente, estos minerales se forman a p artir d e
la reacción de fluidos hidrotermales cargados e n esos
componentes con óxidos de Nb-Ta preexistentes . Los
contenidos de Fe y Mn son muy b ajos en el piro cloro, lo
que indicaría que en este proceso, a diferencia del Nb y
Ta estos elementos son movilizados durante este proce­
so de alteración (Novák 2003; E erny et al., 2004) .
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REFERENCIAS
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