Bailundo y Longonjo son dos de los mayores macizos carbonatíticos de Angola, en los que Lapido-Lourelio (1973) y Alberti et al. (1999) mencionaron la presencia de minerales de Nb, pero las condiciones políticas impidieron durante más de 40 años el desarrollo de estudios de detalle. El objetivo de este trabajo consiste en aportar nuevos datos referentes a la mineralogía de los elementos raros, así como de los procesos subsolidus implicados en el enriquecimiento en Nby REE de las carbonatitas.Peer ReviewedPostprint (published version

Alfonso Abella, María Pura

Bambi, Aurora Cuaiela João Mateus

Castellano Calvo, Amaia

Castillo Oliver, Montgarri

Gonçalves, Antonio Olimpio

Melgarejo Draper, Joan Carles

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Bailundo y Longonjo son dos de los mayores macizos carbonatíticos de Angola, en los que Lapido-Lourelio (1973) y Alberti et al. (1999) mencionaron la presencia de minerales de Nb, pero las condiciones políticas impidieron durante más de 40 años el desarrollo de estudios de detalle. El objetivo de este trabajo consiste en aportar nuevos datos referentes a la mineralogía de los elementos raros, así como de los procesos subsolidus implicados en el enriquecimiento en Nby REE de las carbonatitas.Peer Reviewe

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Minerales de Nb y REE en las carbonatitas de Longonjo y Bailundo, Angola

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  55 macla nº 15.  septiembre 2011 revista de la sociedad española de mineralogía  Minerales de Nb y REE en las Carbonatitas de Longonjo y Bailundo, Angola / AMAIA CASTELLANO CALVO (1,*),  JOAN CARLES MELGAREJO (1), PURA ALFONSO ABELLA (2), AURORA CUAIELA JOÃO MATEUS BAMBI (3), ANTONIO OLIMPIO GONÇALVES (3), MONTGARRI CASTILLO-OLIVER (1)     (1) Departament de Cristal·lografia, Mineralogia i Dipòsits Minerals, Universitat de Barcelona, Martí i Franquès, 08028 Barcelona. (2) Departament d’Enginyeria Minera i Recursos Naturals. Universitat Politècnica de Catalunya, Avda. Bases de Manresa, Manresa.  (3) Departamento de Geologia, Universidade Agostinho Neto, Avda. 4 de fevereiro, 71815 Luanda, Angola.  INTRODUCCIÓN.   Bailundo y Longonjo son dos de losmayores macizos carbonatíticos deAngola, en los que Lapido-Lourelio(1973) y Alberti et al. (1999)mencionaron la presencia de mineralesde Nb, pero las condiciones políticasimpidieron durante más de 40 años eldesarrollo de estudios de detalle.  El objetivo de este trabajo consiste enaportar nuevos datos referentes a lamineralogía de los elementos raros, asícomo de los procesos subsolidusimplicados en el enriquecimiento en Nby REE de las carbonatitas.  LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA YGEOLÓGICA.  Los macizos de Longonjo y Bailundo se encuentran a 70Km al E y al N (respectivamente) de la ciudad de Huambo. Longonjo a 665km al SE deLuanda y Bailundo a 564Km al SE de la misma.  Las carbonatitas de Bailundo y Longonjopertenecen a la provincia alcalino-carbonatítica de Parana-Namibia-Angola.  Esta provincia es de edadcretácica temprana, y está relacionadacon la ruptura de Pangea (Ernst andBell, 2010). Ambos macizos se encuentran dentro de la estructuratectónica de Lucapa, la cual atraviesaAngola en dirección NE-SW.   ESTRUCTURA.  Los macizos  subvolcánicos de Bailundoy Longonjo intruyen rocas graníticas de edad Arcaica, sobre las que causan unaintensa fenitización.   Estos macizos están constituidos por unnúcleo carbonatítico circular envueltopor diques carbonatíticos anularesdispuestos concéntricamente. Sereconocen carbonatitas férricas ycálcicas. Ambos tipos de intrusivos seacompañan de brechas carbonatíticas. Todas estas carbonatitas se encuentranfuertemente meteorizadas, con unimportante desarrollo de arcillas dedescalcificación.  PETROGRAFÍA.  Los carbonatos primarios son calcita osiderita, con textura granular. Comominerales accesorios hay magnetita, pirocloro y apatito, con un diámetroinferior a 500 µm. El pirocloro es comúny suele asociarse a la magnetita. Lossulfuros (pirita y calcopirita) y el circónson escasos.  La mayoría de las carbonatitas hansufrido una intensa alteraciónhidrotermal, formándose  venas de cuarzo orientadas al azar, alrededor delas cuales los carbonatos originales hansido reemplazados por dolomita,ankerita y cuarzo, con grandescantidades de barita, minerales de REE y fluorita; así como pequeñascantidades de galena, witherita y estroncianita. En este estadio se forma una generación tardía deplumbopirocloro (Fig. 1).  Finalmente, la intensa meteorizaciónsufrida por  las carbonatitas férricas deBailundo y Longonjo ha producido elreemplazamiento de éstas por goethita, minerales del grupo de la hollandita y fosfatos de REE.  BRECHAS  CARBONATITICAS.  En Bailundo, las brechas carbonatíticasconsisten en fragmentos de granitoides fenitizados, diseminados en la matriz carbonatítica. Ésta se encuentra afectada por los mismos procesos hidrotermales y meteóricos que lascarbonatitas.  fig 1. Cristales octaédricos de pirocloro en carbonatita, parcialmente reemplazados por  plumbopirocloro más brillante. El cristal de brillo intermedio es zircón. Imagen de MEB, modo  de electrones retrodispersados.  PIROCLORO.  La fórmula estructural del pirocloro es A2B2O6Z, donde A puede ser Ca, Na, K,Ba, Sr, U, Th, Pb, Mn, Sb, Bi y REE. La posición B la ocupan Nb, Ta, Ti, Zr, Si, Fe3+, y en la posición Z hay F, OH y O.   El pirocloro es un mineral muy común en las carbonatitas de Bailundo y Longonjo, con hábito euhedral octaédrico  y  un diámetro inferior a 250 µm. A nivel textural se distinguen varias generaciones. El pirocloro primario es idiomorfo y zonado, y suele estar reemplazado por pirocloro secundario a favor de los bordes de grano y fracturas.  Los pirocloros primarios de Bailundo, presentan una zonación concéntrica y tienen la posición A completamente ocupada por Ca y Na (±Th). La posición B está ocupada por Nb (±Ti, Ta, Si, Zr), y la posición Z la ocupa principalmente el F,por lo que los cristales presentan una composición muy similar al polo fluorpirocloros, con algunas vacantes en la posición A.   La zonación en los pirocloros de Bailundo, se debe a sustituciones de Nb palabras clave: Carbonatita, Pirocloro, Carbonatos REE, Fosfatos REE, Silicatos REE. key words: Carbonatite, Pyrochlore, REE carbonates, REE phosphates, REE silicates. resumen SEM 2011 * corresponding author: amaiacastellano@gmail.com   56 macla nº 15.  septiembre 2011 revista de la sociedad española de mineralogía     por (Ta+Zr+Ti) en la posición B,acompañados por pequeños cambios enlos contenidos de Th en la posición A.Inicialmente se produce elreemplazamiento del par Na-F, mientras que en episodios tardíos se genera elpumbopirocloro. En algunos casos seproduce además enriquecimiento en Ba,Sr o Ce. La baddeleyita (ZrO2) puede reemplazar el pirocloro siguiendopequeñas fracturas.  En las carbonatitas de Longonjo, elpirocloro es el principal portador de Nb,predominando el pumbopirocloroasociado a barita (Fig. 2). El pumbopirocloro aparece en cristalesidiomorfos inferiores a 30 µm ygeneralmente, zonados. En ellos seproduce un reemplazamiento por Ba ySr, que suele ir acompañado de unincremento en el número de vacantesen la posición A. El Pb es el único catiónpresente en la posición A en los núcleosde los pumbopirocloros, pero en losbordes puede producirse unenriquecimiento en  Ba, Ce y Sr.    fig  2. Cristales octaédricos de pirocloro hidrotermal incluidos en barita. Se distingue un núcleo másbrillante (plumbopirocloro) reemplazado por unborde de composición afín a bariopirocloro. Imagen de MEB, modo  de electrones retrodispersados.  Además, en estadios hidrotermalestardíos se forman generaciones defluornatropirocloro, que a su vez vuelvena ser reemplazados por generacionestardías de plumbopirocloro ybariopirocloro (Fig. 3).  El “ilmenorutilo” se genera como últimoepisodio rellenando venas, en particularen las ferrocarbonatitas. Aparece conhábito xenomorfo, con un tamañoinferior a 50 µm. Éste mineral se debe a un mecanismo de sustitución acopladadonde 2Ti4+=1Fe3++1Nb5+.  MINERALES DE REE.  Los minerales de REE se forman engrandes cantidades en los estadioshidrotermales, en asociación con cuarzo,fluorita y barita. Típicamente ocupanuna posición geódica, y constan de fosfatos (rabdofana), carbonatos(sinchisita) y diversos fluoruros (Fig. 4).     fig  3. Plumbopirocloro zonado reemplazado por fluornatropirocloro (gris claro). Imagen de MEB, modo  de electrones retrodispersados.   fig 4.  Cristales tabulares de sinchisita-(Ce) ocupando porosidad en carbonatita. Se distinguentambién cristales idiomórficos defluornatropirocloro. Imagen de MEB, modo  de electrones retrodispersados.  DISCUSION Y CONCLUSIONES.  Las carbonatitas de Bailundo y Longonjose encuentran fuertemente afectadaspor procesos subsolidus de alteraciónhidrotermal y meteorización. Éstosprocesos han producido elenriquecimiento de elementoseconómicamente interesantes, en laszonas meteorizadas de las carbonatitasde Bailundo, con concentraciones  en Nb de unos 2000 ppm, 1500 ppm en Ce yun 8.5% en peso de P.  En Longonjo, las concentraciones medias en Nb son de2000 ppm, de Th y La de 1300 ppm, deCe de 500 ppm y de Nd de 1600 ppm.  Los procesos subsolidus no parecenproducir cambios significativos en la concentración en Nb de los pirocloros,pero si en la de los elementos queocupan la posición A.  Por otro lado, la cristalización hidrotermal de plumbopirocloro y rutilo indica que el Nb puede ser móvil en medios hidrotermales asociados a carbonatitas.  Al mismo tiempo, los procesos subsólidus producen cambios en la distribución de algunos de los elementos de interés económico, como el P y las REE. El enriquecimiento en REE puede deberse a la extracción de REE de la estructura de los carbonatos magmáticos y del apatito durante la fase subsólidus; el P así lavado contribuye a fijar parte de las REE produciendo fosfatos secundarios.  Los minerales de REE formados durante los procesos subsólidus están enriquecidos en LREE respecto a lasHREE. Algunos de estos minerales tienen sólo Ce, el cual puede estar en la forma Ce4+. Por consiguiente, las HREE pueden haber sido lixiviadas hacia las arcillas de descalcificación.  AGRADECIMIENTOS.  Esta investigación ha sido financiada por los proyectos CGL2009-13758 y SGR444. A. Castellano y M. Castillo hanrecibido una beca del MICCIN y A. Bambi del AECI. El departamento de Geología de la Universidad Agostinho Neto  apoyó el trabajo de campo.  REFERENCIAS.   Alberti, A., Castorina, F., Censi, P., Comin-Chiaramoni, P., Gomes, C.B. (1999):Geochemical characteristics of Cretaceous carbonatites from Angola. J. Afr. Earth Sci.,29, 735-759. De Araujo, A.G., Perevalov, O.V. (1998): Carta de recursos minerais - Mineral Resources Map. Ministério de Geologia e Minas. Instituto Geologico de Angola, Luanda. ―, ―, Jukov, R.A. (1988): Carta geológica de Angola - Geological Map of Angola. Ministèrio da Indústria. Instituto Nacional de Geologia, Luanda. De Carvalho, H., Tassinari, C., Alves, P.H.(2000): Geochronological review of the Precambrian in western Angola: links with Brazil. J.  Afr. Earth Sci., 31, 383-402. Ernst, R.E., Bell, K. (2010): Large Igneous Provinces (LIPs) and carbonatites. Miner. Petrol., 98, 55-76. Lapido-Loureiro, F.E.V. (1973): Carbonatitos de Angola. Memorias e trabalhos Instituto de  Investigaçoes Científicas de Angola, 242 pp.    

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