Geologie, petrologie et geochimie des skarns : a scheelite de la Mine Brejui, Currais Novos, Region du Serido, NE du Bresil/
Résumé:Ce travail aborde des aspects géologiques concernant les gisements de scheelite de la mine Brejui située dans l'Etat du Rio Grande do Norte, Nord-Est du Brésil. Ces gisements, exploités depuis 1940, sont associés au complexe métamorphique et granitique de la chamne du Seridó développée d...
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| Resumo: | Résumé:Ce travail aborde des aspects géologiques concernant les gisements de scheelite de la mine Brejui située dans l'Etat du Rio Grande do Norte, Nord-Est du Brésil. Ces gisements, exploités depuis 1940, sont associés au complexe métamorphique et granitique de la chamne du Seridó développée durant le cycle Brasiliano au Précambrien supérieur (650-500 Ma). Leur minerai est une roche a silicates calciques, appelée tactite dans les mines de la region, dont la formation est interprétée différemment selon les processus de métamorphisme de contact, de métamorphisme regional et de métasomatose hydrothermale.
Les roches calcsilicatées a scheelite de la mine Brejui sont discutées dans ce travail selon le modèle de formation des skarns par un processus de métasomatose hydrothermale. Les skarns se forment sur l'ensemble des roches métamorphiques et intrusives de la colonne, surtout au contact marbre/gneiss. Ce processus se développe en deux stades, Fun précoce de formation des skarns primaires et l'autre tardif d'altération et de formation des skarns secondaires.
Les skarns primaires sont zones et la colonne métasomatique générale est la suivante, partant des gneiss vera les marbres: gneiss/zone ou skarns a amphibole (hornblende)/zone ou skarns a clinopyroxènes (diopside-hedenbergita)/zone ou skarns a grenat (grossulaireandradite)/marbre. Dans le detail, la zone a hornblende se subdivise dans les zones a hornblende-biotite et a hornblende-diopside; la zone a diopside peut presenter une zone a diopside-grenat; la zone a grenat peut remplacer toutes les autres zones et former des grenatites.
Le système est compose de 9 constituants Na-K-Ca-Fe-Mg-Si-Al-O-H et de 7 phases H20 (fluide), quartz, grenat, clinopyroxène, homblende, anorthite et biotite. Au cours de la métasomatose, l'interaction fluide/roche a permis un échange de Si et de Ca entre les protolithes, un apport de W, Mo, Cu et Be et une evacuation des alcalins, du Zr et des Terres Rares légères. L'Al et le Fe (Ti, Mn, Mg et P, Y, Yb) sont restés immobiles ou inertes. Fe et Mg sont des constituants isomorphes et comptent par un (Fe). Na et K sont lessivés et considérés comme parfaitement mobiles. Le système est donc caractérisé par 6 constituants (Ca, Fe, Si, Al, 0 et H) et par 7 phases, dont le quartz et FH20 sont considérées comme des phases en excès. Le système est ainsi visualiser dans un système comportant 5 phases minérales (anorthite, biotite, clinopyroxène, grenat et hornblende), deux constituants inertes determinants (Al, Fe) et deux constituants parfaitement mobiles (Ca et 02) qui décrivent l'évolution du système. Ainsi, la formation de la zonation est surtout fonction de l'activité du Ca et de 1'o2,du rapport initiale Fe2IAl et de la temperature et de la pression. Les diagrammes iCa-tO2, a T et P constantes, montrent que la variation du R02 est un paramétre important pour la formation des paragenèses minérales et que la colonne/zonation générale des skarns primaires s'est développée sous des conditions reductrices (faible pO), par un pCa croissant du gneiss vers le marbre, et avec un rapport Fe2+/A1 < 1/3 dans protolithe gneiss. Les conditions de T et P peuvent être considérées comme celles estimées pour le metamorphisme des métapélites: 5500-600°C/3 kb de Pf.
Les skarns primaires sont affectés par une phase tardive d'altération hydrothermale qui forme un assemblage polyminéral caractérisé par les paragenèses a scapolite-vésuvianite, a épidote-prenhite et a zéolites. Les inclusions associées a ces minéraux présentent un fluide de circulation précoce carbonique et aquo-carbonique et un fluide de circulation tardive aqueux et aquo-carbonique. Les deux fluides appartiennent au système H20-0O2-NaCl et possèdent une salinité faible (<15 Wt% EqNaCI). Les données microthermométriques indiquent que, en allarit vers les paragenèses plus tardives des zéolites, le fluide hydrothermal devient de plus en plus riche en H20 et un peu plus salin. Le fluide aquo-carbonique tardif résulte d'un mélange/rééquilibrage des fluides précoce carbonique et tardif aqueux. Les paramètres morphologiques des inclusions indiquent que l'ouverture du système a in circulation du fluide tardif est a relier a un événement tectonique de fracturation. Les données microthermométriques associées aux données expérimentales suggèrent les conditions suivantes pour la formation des parageneses tardives: 1) scapolite-vésuvianite: a des T entre 4500 et 380°C et 2 kb de Pf; 2) épidote-prebnite: a des T entre 380° et 270°C et 2 kb de Pf; 3) zéolites: a des T entre 300° et 200°C et 1-0,6 kb de Pf.
La minéralisation de scheelite et sulfures se concentre dans les skarns secondaires. Les données pétrographiques et microthermométriques indiquent que la phase principal de dépôt de la scheelite est contemporaine de la paragenèse a épidote-prehnite. Les skarns poreux a zéolites présentent une perte de masse et un gain important de volume (40%). Le stade de formation de la paragenèse a zéolites serait donc un événement plutôt de lessivage que de concentration de scheelite.
La formation des skarns de Brejui et de leur minéralisation est un événement a relier a la dernière phase de métamorphisme de la chaIne du Seridó. Les zones de cisaillment ont joué un role important comme canaux pour la circulation des fluides.
Des etudes complémentaires sont encore nécessaires a Brejui et dans la region pour une meilleure connaissance de cet événement méttalogénique et du modèle propose, surtout les etudes des inclusions fluides et de géochimie isotopique et des Terres Rares et des isotopes stables sur les différentes paragenèses.#$&Abstract:This work deals with different geological aspects of the scheelite deposits at Brejui mine. These deposits, mined since 1940, are situated in the State of Rio Grande do Norte (NE Brazil). They are associated with a metamorphic and magmatic (granitoids) complex, forming the so- called Serido belt, emplaced during the late Precambrian Brasilian orogenic cycle (650-500 my). The ore bodies occur in calcsilicate rocks, called tactites in the local terminology. The genetic interpretations that have been proposed so far range from contact metamorphic or regional metamorphic to hydrothermal metasomatic skarns models.
This last model has been retained in this work and is discussed in detail. Skarns formed by fluid/rock interaction by replacement of various protoliths made up of igneous as well as metamorphic rocks, specially at the marble/gneiss contacts. It is a two-stage process, with an early stage of "primary skarns" and a later alteration stage of "secondary skarns".
The primary skarns are beautifully zoned and a metasomatic column is clearly recognizable. Going from the gneiss to the marbles, the following zones are spread out: a gneiss zone or amphibolite skarns (hornblende), a clinopyroxene zone (diopside-hedenbergite), a garnet zone (grossularite-andradite) and a marble zone. In more detail, the amphibolite zone is subdivided into hornblende-biotite zone and hornblende-pyroxene zone, while the pyroxene zone is subdivided in a pyroxene and pyroxene-garnet zones. The garnet zone may also replace the other zones giving rise to monomineralic garnetites.
Mass balance calculations, applied on whole-rock chemical analyses lead to the following general conclusions concerning th fluid-rock interaction: (i) Ca and Si were exchanged between adjoining protoliths; (ii) Alkalis, Zr and LREE were leached by the fluid; (iii) Al, Fe and (Ti, Mn, Mg, P, Y, Yb) can be considered as inert elements. The whole system can be described as made up of 6 components, Ca-Fe-Si-Al-0-H, and 7 phases, H20 (the fluid phase), quartz, garnet, pyroxene, amphibole, anorthite and biotite). H20 and Si02 (quartz) can by considered as excess phases; Al and Fe as inert components, and Ca and 02 as perfectly mobile components.
The evolution of the system can then be described as evolving, at constant P and T, and changing conditions of the 4uCa and Au02. The evolution of the metasomatic column of the primary skarns can be interpreted in terms of low 1u02 (reduced conditions), a gradual increase in uCa going from gneiss to marble, and a Fe/Al ratio in the protolith (gneiss) less then 1/3. The pressure may be estimated at 3 kb and the temperature to be in the range 550-600 °C.
Primary skarns have been affected by a pervasive hydrothermal alteration stage. This alteration forms a polymineralic assemblage, characterised by the associations scapolitevesuvianite, epidote-prehnite and zeolites. Studies of fluid inclusions in quartz scheelite, fluorite, and calcite associated with these associations revealed 2 types of fluids: an early carbonic to aquo-carbonic fluids and a late aqueous to aquo-carbonic fluid. Both fluids belong to the H20-CO2-NaC1 system and are of low salinity (<15 Wt% EqNaC1). The late fluid is more saline (1045 Wt% EqNaC1) than the early one (4-10 Wt% EqNaC1). The late aquo-carbonic fluid can be interpreted in terms of a mixing of the early carbonic fluid and the late aqueous fluid. This mixing of fluids can be related to an opening of the system induced by a late stage tectonic fracturation. Following pressure and temperature conditions are deduced from fluid inclusion data for these mineral parageneses: (i) scapolite-vesuvianite at T 450°-380 °C and Pf at 2 kb, (ii) epidote-prehnite at T 380°-270 °C, and Pf at 2 kb; and (iii) zeolites at T 300°-2000C, and Pf at 0,6-1 kb.
Scheelite and Fe-Cu-Mo sulfide mineralizations are mainly hosted in the seondary skarns. The deposition of scheelite and sulfides is related to the epidote-prehnite emplacement and is probably due to the fluid mixing process. The zeolite stage of alteration develops secondary skarns of high porosity (so-called "porous tactite") with an important loss of mass, increase in volume, and scheelite leaching. The formation of the Brejui skarns is linked to the latest stages of metamorphism affecting the Serido belt. The shear zones play a important role in this hydrothermal process as channels to the fluids. |
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