MACLA 6 XXVI R EUN iÓN (SEM) / XX R EUN i Ó N (SEA) - 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, (tonyolympio72@hotmail. com, mlmorais@netangola. com, anbuneto@hotmail. com) (2) Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera del CSIe, el Lluis Solé i Sabarís s/n 08028 Barcelona palfonso@ija. 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 (paniagua@unizar. 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 MACLA 6 Página 225 MACLA 6 XXVI R EUN iÓN (SEM) / XX R EUNiÓN (SEA) - 2006 , "- .... 4 5 , o 3 , '.......... , , '" ''- ...... 10 Km , "- " Cuerpos pegmatiticos �== ! �..��..�==�..c:============! 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) MACLA 6 Página 226 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 MACLA 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. Ti Tipo 111 Tipo IV Tipo IV· 00 • o jo + o 00 � ) • o:. t o.�oA • O �.�.. •• .- 00 o . • I e " + + 0.0 -I-----T--...w....,.----"L...-,----r---t .. 0.0 0.2 - 2006 DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES Tipo II p 0.4 XXVI R E U N iÓN (SEM) / XX R E U N i Ó N (SEA) 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 MACLA 6 Página 227 MACLA 6 XXVI R EUN i ÓN (SE M ) / XX R EUN i Ó N (SEA) 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) . MACLA 6 Pág i n a 228 - 2006 REFERENCIAS E erny, P., Alfonso, P, Melgarejo, J.c. ( 1 997) . Atlas d Aso ciaciones Minerales en lámina delgada. Ed Univ. de Bar celona, 129-152. E erny, P., Chapman, R., Ferreira, K., Smeds, S . (2004). Amer. Mineral., 89, 505-5 1 8 . Linnen, R.L., Keppler, H . ( 1 997) . Contrib . Mineral. Petrol., 28, 213-227. Novák, M., E erny, P., Cempírek, J., Sereín, v., Filip, J. ( 1 985) . Can. Mineral., 42, 1 1 1 7- 1 128. Tindle, A.G., Breaks, E.W. (2000). Mineral. Petral., 70, 165-198.
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