A Distribuição dos Minerais de Urânio em Rochas

A DISTRIBUIÇÃO DOS MINERAIS DE URÂNIO EM ROCHAS METASSEDIMENTARES DA ÁREA
DO RIO CRISTALINO - SUL DO PARÁ
Humberto Terrazas Salas
Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear - CDTN-CNEN/BH
Caixa Postal 941
CEP. 30123-970, Belo Horizonte, Brasil
RESUMO
As rochas metassedimentares, mencionadas no presente trabalho, foram
extraídas da unidade 2 ou provável formação Rio Fresco (Pré-Cambriano), uma das
quatro unidades litoestratigráficas propostas por Andrade Et alii (1986). Através de
estudos petrográficos e de outras técnicas de laboratório, foi possível demonstrar que os
diversos tipos de rochas metassedimentares analisadas encontram-se, em sua maior
parte, mineralizadas em uraninita (U2O), com pequena proporção de kasolita
(PbO.UO3.SiO2.H2O) proveniente da alteração deste último mineral. As amostras
apresentaram teores variáveis de U3O8, sendo que o teor mais elevado é de 6,60%.
I. INTRODUÇÃO
O projeto Rio Cristalino constitui um dos
mais importantes trabalhos de prospecção geológica
que foi desenvolvido em todo o Brasil, pela
Nuclebrás, com a finalidade de pesquisar minerais
radioativos. Sua área está situada no município de
Santana do Araguaia no sul do Pará, sendo
conduzida a prospecção pelo Escritório Regional de
Goiânia da Superintendência Geral de Prospecção e
Pesquisa Mineral dessa Empresa.
As rochas metassedimentares mineralizadas
em urânio mencionadas no presente trabalho
pertencem às anomalias 03 e 06 e foram extraídas da
Unidade 2 ou provável formação Rio Fresco, uma
das quatro unidades litoestratigráficas propostas no
trabalho “Ocorrência Uranífera na Área do Rio
Cristalino - Sul do Pára” [1].
Através dos estudos petrográficos e de
outras técnicas de laboratório, foi possível
demonstrar que os diversos tipos de rochas
metassedimentares analisadas encontram-se, em sua
maior parte mineralizadas em uraninita (U2O). As
amostras apresentam teores variáveis de U3O8, sendo
que o teor mais elevado ocorre numa rocha
classificada como meta-arenito - lítico feldspático
(6,60%) e os mais baixos teores nos meta-wacke lítico feldspáticos (<0,01 a 3,24%).
Além da presença expressiva de uraninita,
que é o principal mineral de urânio, ainda foi
detectada a kasolita (PbO.UO3.SiO2.H2O), um
mineral proveniente de sua alteração e que ocorre,
geralmente, em pequenas proporções.
II. METODOLOGIA DE ESTUDOS
Para a caracterização litológica e a
determinação dos minerais de urânio das rochas
metassedimentares, juntamente com os estudos
petrográficos em lâmina delgada e seção polida,
utilizou-se o suporte de outras análises e técnicas
como: testes de autoradiografia, separações
mineralógicas (bromofórmio e magnéticas) e análises
feitas com o auxilio da difratometria de raios x e
neutrons retardados. Na classificação das rochas e
nos estudos de interpretação da distribuição do
urânio, utilizou-se para os psamitos a classificação
de Gilbert modificada e para os pelitos [2], as quais
se baseiam, fundamentalmente, no conteúdo de
matriz e no tamanho dos clastos que apresentam os
diversos grupos de rochas sedimentares. Nos grupos
litológicos analisados foram encontradas texturas
relictas, parcialmente modificadas por metamorfismo
de baixo grau e por tectônica.
III. PETROGRAFIA DOS
METASSEDIMENTOS
Na Unidade [2] - que sugere sua correlação
com a Formação Rio Fresco - foram desenvolvidos os
estudos petrográficos do Projeto Rio Cristalino.
Através de investigações determinou-se quais as
rochas eram estéreis ou mineralizadas em uraninita.
Dentro daquela Unidade foram definidos vários
outros tipos litológicos [2]. A utilização específica
dessa classificação de rochas sedimentares, aplicada
no presente estudo de rochas metassedimentares, de
fácies xistos verdes, só pode ser feita, uma vez que as
mesmas ainda conservam suas texturas relíctas.
Desta maneira pode-se classificar os três tipos
litológicos seguintes, definidos principalmente de
acordo com a forma de apresentação e composição de
seus constituintes: meta-argilito - quartzoso lítico,
meta- wackes - lítico feldspático e meta-arenito lítico feldspático.
META-ARGILITO - QUARTZOSO LÍTICO
Este tipo de rocha, macroscopicamente,
apresenta-se com granulação fina a muito fina, com
níveis intercalados, irregularmente definidos pela
coloração cinza-claro e cinza-escuro, observando-se
que os níveis mais escuros são de maior granulação.
As formas com que os minerais se apresentam nesta
amostra determinaram, na mesma, uma textura
laminada. Os testes de autoradiografia, para minerais
radioativos, foram negativos.
Ao microscópio observou-se que sua textura
é inequigranular (GBP-521 - Figs. 1 e 2) constituída
predominantemente por sericita e quartzo de
granulação fina a muito fina, com parte deste último
mineral chegando a determinar pequenas lentes
suborientadas. Estes dois minerais formam ainda
uma matriz, que engloba, também, em menor
proporção, fragmentos líticos quartzosos assim como
escassos fragmentos feldspáticos (microclina e
plagioclásio), angulosos a subangulosos, que se
sobressaem por seu maior tamanho e distribuição
irregular.
Entre as características apresentadas
macroscópicamente observa-se, que os níveis cinzaclaros são constituídos, em sua maior parte, por
sericita e subordinado quartzo, preferencialmente
com 0,23 a 0,45 mm. Nos níveis cinza-escuros,
ocorre uma maior proporção de quartzo em relação à
de sericita, formando o primeiro desses minerais,
clastos de tamanho variáveis, que vão determinar,
porém, uma maior porcentagem de fragmentos
líticos - quartzosos, atingindo até 0,91 mm no maior
tamanho. Estes fragmentos ainda possuem forte
extinção ondulante, são suturados e freqüentemente
têm inclusões aciculares de rutilo. Tanto os
fragmentos quartzosos como os feldspáticos principalmente aqueles que são de maior tamanho e
pouco alongados - tendem a se dispor
perpendicularmente à suborientação preferencial da
rocha.
A sericita, mineral que define esta
suborientação, ocasionalmente contem pequenas
concentrações formadas por finíssimos grãos de
material carbonoso e óxido de ferro, estes últimos em
menor proporção.
Figura 1 - GBP-521 (Luz Polarizada)
(Q)quartzo, (S)sericita,
(F )feldspato
0,910 mm
0,910 mm
Figura 2 - GBP-521 (Luz Natural)
(O)opacos (material carbonoso)
META-WACKE - LÍTICO FELDSPÁTICO
Nas amostras deste tipo litológico (GBP522, GBP-525, GBP-528 e GBP-530), foi possível
observar-se que a composição mineralógica é sempre
semelhante, apesar de haver variações quanto as suas
proporções e texturas. As autoradiografias destas
amostras foram sempre positivas.
Estas texturas são do tipo inequigranular e,
normalmente, sugerem uma suborientação definida,
em parte pelos fragmentos líticos - quartzosos e
feldspáticos, principalmente quando estes se
apresentam com tendência ao alongamento. A matriz
também contribui para esta suborientação
preferencial, através da biotita, minerais opacos e
concentrações quartzo- feldspáticas.
Em geral os fragmentos encontram-se em
maior
proporção
(GBP-525),
sendo
predominantemente aqueles líticos - quartzosos, com
freqüentes inclusões aciculares de rutilo e extinção
ondulante, também correm, mas de forma
subordinada, fragmentos fedspáticos, constituídos
principalmente
por
microclina
pertítica
e
micropertítica , como os descritos no meta-argilito.
A forma desses fragmentos é, em geral,
angulosa a subangulosa, porém com o seu tamanho e
distribuição apresentando algumas diferenças. O
tamanho dos fragmentos predominantes, varia entre
0,13 e 0,73mm, notando-se que as menores variações
e dimensões ocorrem na amostra GBP-525 (0,20 a
0,29 mm). Uma uniformidade de tamanho, com
fragmentos de maior porte foi verificado na amostra
GBP-528 (0,41 a 0,55 mm). As maiores variações e
também os menores tamanhos foram encontrados
nas amostras GBP-522 (0,13 a 0,58 mm) e GBP-530
(0,22 a 0,47 mm), onde os fragmentos medidos
apresentam os maiores tamanhos (de 1,00 a 1,29
mm).
A matriz dos wackes é constituída, em
maior proporção, por quartzo e plagioclásio
subordinado, com menor porcentagem de biotita e
opaco. Os demais constituintes ocorrem de forma
escassa a rara e o tamanho observado nos cristais da
matriz foram, de uma forma geral, sempre menor do
que 0,30 mm.
As percentagens dos minerais na matriz e
seus modos de ocorrência foram utilizados para
definir as texturas das amostras. Assim, na amostra
GBP-522 (Figs. 3 e 4), a matriz é formada
predominantemente por quartzo e, em menor
proporção , por feldspato, havendo ainda
concentrações com a presença de biotita ou com
maiores teores de opacos (uraninita e, em menor
proporção, material carbonoso), que determinam a
suborientação da amostra. Nestas concentrações é
que se localizam, principalmente, as maiores
quantidades de fragmentos. A amostra GBP-525,
além de apresentar a matriz em menor percentagem
(20 %), com relação a das demais amostras, é
intersticial aos fragmentos, predominantemente
quartzo - feldspáticos, com abundância de minerais
opacos e menor proporção de biotita. Quando os
minerais
opacos
encontram-se
em
maior
concentração, nota-se que os mesmos outorga à
rocha uma suborientação. As amostras GBP-522.
528 e 530, assemelham-se, principalmente, pelas
proporções da matriz (40%) e, em parte, pela
distribuição irregular de seus níveis de fragmentos.
Na amostra GBP-528, estes níveis são mais
freqüentes e, como conseqüência, apresentam uma
maior concentração de opacos.
Figura 3 - GBP-522 (Luz Polarizada)
(Q)quartzo, (F)feldspato,
(B)biotita
Figura 4 - GBP-522 (Luz Natural)
(O)opacos (uraninita e material
carbonoso)
0,357 mm
0,357 mm
META-ARENITO - LÍTICO FELSDSPÁTICO
Este tipo litológico é representado somente
pela amostra GBP-524 (Figura 5 e 6 ), constituída
predominantemente por fragmentos líticos quartzosos e, subordinadamente, feldspáticos
(microclina e plagioclásio). Suas características são
semelhantes aquelas que ocorrem nos meta - arenitos
e meta-wackes. A matriz encontra-se numa
percentagem (8%) muito inferior e diferente
daquelas dos wackes. Os testes de autoradiografia,
para minerais de urânio , foram positivos.
Os fragmentos observados nestas amostras
são preferencialmente eqüigranulares (0,46 a 0,55
mm), têm formas angulosas a subangulosas e um
alongamento que vão definir, em parte, a
suborientação da amostra.
Sua matriz, como já foi mencionado
anteriormente, ocorre em menor proporção - ao
contrário do que foi observado nos wackes - contendo
porém minerais opacos (uraninita menor que 0,01
mm) principalmente, preenchendo os interstícios dos
fragmentos líticos, associados, por sua vez, a
escassos fragmentos quartzo - feldspáticos, biotita e
demais minerais, já descritos na matriz das wackes
(quartzo e feldspato ).
Nas superfícies de alteração desta amostra e
nas suas raras fraturas é que foi detectada a presença
da kasolita.
Figura 5 - GBP-524 (Luz Polarizada)
(Q)quartzo, (F)feldspato,
(B)biotita
0,910 mm
0,910 mm
Figura 6 - GBP-524 (Luz Natural)
(O)opacos (uraninita)
IV. RESULTADOS OBTIDOS
As autoradiografias indicaram não só a
presença de um mineral radioativo, como as suas
diferentes intensidades e orientação preferencial.
Através das análises por espectrometria de
energia de Raios X (Tabela 1), verificou-se ainda que
suas amostras com maior concentração de U3O8, o
teor de chumbo aumenta proporcionalmente.
Os resultados petrográficos (Tabela 2), em
parte confirmados pela difratometria de Raios X,
mostraram que a presença de urânio deve ser
atribuída predominantemente à uraninita (U2O) e,
ocasionalmente, a um de seus produtos de alteração,
a kasolita (PbO.UO3. SiO2.H2O). O chumbo foi
correlacionado com a galena, o que sugere ser o
mesmo um produto de desintegração da uraninita.
Na amostra classificada como meta-arenito - lítico
feldspático, verificou-se que o teor de U3O8 é,
relativamente, menor em relação ao de Al2O3, porém
é maior que os de Fe2O3, Na2O e K2O . Sua matriz
apresenta, entretanto, abundante uraninita e uma
menor proporção de biotita. No caso dos metawackes - líticos feldspáticos, além dos teores de U3O8
serem variáveis e menores que aqueles do metaarenito, observou-se que os teores de Al2O3 são
sempre superiores, em parte, aos de Fe2O3, Na2O e
K2O . Entre os óxidos maiores, verifica-se, além
disso, no caso por exemplo do meta-argilito quartzoso lítico (GBP-521), que o Al2O3 pode ser
atribuído principalmente a sericita, um mineral
relativamente abundante nessa amostra.
Os elevados teores de uraninita indicam a
importância da mineralização dos metassedimentos,
o que exigiu investigar os aspectos petrogenéticos e
metamórficos que afetaram estas rochas.
As amostras classificadas como metaargilito - quartzoso feldspático, cuja composição
mineralógica indica uma origem principalmente
argilo-silicosa com alguma contribuição de matéria
orgânica, sugere que parte desta sílica era
provavelmente de origem química, junto também
com alguma contribuição clástica (quartzo feldspática). Nas amostras classificadas como metawackes - lítico feldspático, verificou-se que, de um
modo
geral,
elas
apresentam
composição
mineralógica semelhante entre si. Sob o ponto de
vista textural, entretanto, elas são um pouco
diferentes, havendo indicações de uma origem
preferencialmente clástica - lítico - quartzosa e
feldspática. Sua abundante matriz clástica de
granulação fina, contem também quartzo - feldspato
e uma discreta contribuição argilo-silicosa. Apenas
na amostra GBP-521 sugere-se uma considerável
associação com a matéria orgânica. A presença de
concentrações irregulares de minerais opacos
(uraninita), com proporções variáveis para cada
amostra, sugere, por outro lado, a existência de uma
solução metassomática, que foi depositada sob
condições favoráveis.
Para o meta-arenito - lítico feldspático,
indica-se
uma
origem
predominantemente
sedimentar clástica, com muito retrabalhamento,
conforme foi evidenciado na forma de seus
fragmentos subangulosos a subarredondados, com
tendência à uniformidade no tamanho dos grãos,
como foi observado, preferencialmente, naqueles
quartzosos. Sua matriz, originalmente pelítico
argilosa, era escassa, porém com minerais opacos
(uraninita) preenchendo, de forma abundante,
interstícios
intergranulares.
Estes
últimos
encontram-se associados, em parte, à biotita,
provavelmente um produto do metamorfismo de
contato daquelas argilas. A cimentação do mineral
opaco na amostra, deve ser atribuída a um processo
de
cimentação
metassomática
posterior
a
sedimentação.
A composição mineralógica das rochas
metassedimentares estudadas, mostrou que o metaargilito - quartzoso lítico (GBP-521) indica somente
um processo metamórfico de fácies xistos verdes,
provavelmente regional. No meta-arenito - lítico
feldspático (GBP-521) e nos meta- wackes - lítico
feldspáticos (GBP-522, 525, 528, e 530), tanto na
primeira como na maior parte das outras amostras,
mineralizadas em uraninita, observa-se também a
existência de biotita, originária, provavelmente de
um mineral de argila. Além do metamorfismo
regional, evidenciado no meta-argilito, associado ao
metamorfismo de contato que formou a biotita,
sugere-se para estas amostras um evento
metassomático como aquele que proporcionou a
mineralização em uraninita.
O melhor exemplo de condições e ambientes
favoráveis para a mineralização de uraninita foi
observado [3 e 4] no meta-arenito - lítico feldpático,
onde se deu uma abundante cimentação dos
interstícios de seus constituintes. Esta mineralização
nos wackes é porém irregular, indicando que a
mesma efetuou-se nos níveis ou concentrações de
fragmentos quartzosos - feldspáticos, de forma local,
quando as formas texturais são semelhantes aquelas
do meta-arenito - lítico feldspático.
TABELA 1. - Análises Quantitativas por Fluorescência de Raios X, Espectrometria de Energia de
Raios X (U3O8 e PbO) e Combustão ( C e S )
Amostra
Óxidos (%)
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
Na2O
MgO
K2O
TiO2
U3O8
ThO2
PbO
S
C
PF(*)
GBP-521
63,0
18,6
0,45
0,10
5,23
0,57
4,62
0,47
0,01
<0,01
0,01
0,07
0,11
6,50
GBP-522
77,0
9,46
0,40
< 0,10
1,62
0,12
3,38
0,11
0,43
<0,01
0,16
0,10
0,08
6,40
GBP-524
74,0
9,45
0,32
< 0,10
0,31
0,10
2,63
0,08
6,60
<0,01
2,66
0,11
0,05
3,60
GBP-525
70,0
10,6
1,23
0,39
3,49
0,14
3,28
0,15
3,24
<0,01
0,95
0,43
0,06
5,20
GBP-528
74,0
10,8
1,29
< 0,10
1,07
0,30
3,45
0,28
<0,01
<0,01
1,82
0,50
0,01
3,00
GBP-530
76,0
11,4
1,30
< 0,50
2,82
0,41
3,45
0,16
<0,01
<0,01
0,14
0,50
0,02
2,00
Convenção: PF(*) = Perda ao fogo
TABELA 2 - Composição Mineralógica das Amostras por Microscopia Ótica
Amostra
Minerais (%)
Quartzo
Microclina
Plagioclásio
Sericita
“Matéria
Carbonosa”
Uraninita
Leucoxênio
“Óxido de Ferro
Zirconita
Biotita
Apatita
Kasolita
Pirita
Galena
GBP-521
P
m-t
m-t
P-m
m
GBP-522
P
M-m
M-m
m
GBP-524
P
M-m
M-m
-
GBP-525
P
M-m
M-m
-
GBP-528
P
M-m
M-m
-
GBP-530
P
M-m
M-m
-
m-t
m
t
t
m-t
t
t
m-t
t
-
m
t
t
m-t
t
mt
m-t
m-t
t
t
m-t
t
t
t
m-t
t
t
t
m-t
t
m-t
t
t
m-t
t
t
t
t
Convenção: P = maior que 50%, M = menor que 50% e maior que 10%, m = menor que 10% e t = menor que 1%.
Amostras:
GBP-521 - Meta-argilito-quartzoso lítico
GBP-522 - Meta-wacke-lítico feldspático
GBP-524 - Meta-arenito-lítico feldspático
GBP-525 - Meta-wacke-lítico feldspático
GBP-528 - Meta-wacke-lítico feldspático
GBP-530 - Meta-wacke-lítico feldspático
V. CONCLUSÕES
Os resultados obtidos sugerem que a
mineralização uranífera efetuou-se a partir de uma
pré-concentração
de
rochas
pertencentes
possivelmente ao embasamento cristalino. Neste caso
as rochas poderiam ser, preferencialmente, granitos
férteis do complexo Xingu, com o urânio sendo
ainda depositado, porém em baixos teores e
associado as rochas que originalmente tinham
abundante material carbonoso, como a amostra GBP521 (meta-argilito - quartzoso lítico). Admite-se,
portanto, que uma remobilização desse urânio, deve
ter ocorrido, através de metamorfismo de contato e
metassomatismo, em ambientes semelhantes aos
referidos no estudo da amostra GBP-524, classificada
como meta-arenito - lítico feldspático, onde foram
encontradas as maiores concentrações de uraninita.
REFERÊNCIAS
[1] Andrade, S. M.,. Ribeiro, E., Camarço, P. E. N.,
Puppin, C., Santos Filho, dos J. L., Ocorrência
Uranífera na Área do Rio Cristalino, XXXIV
Congresso Brasileiro de Geologia, Goiânia, p 17511757, 1986.
[2] Rodrigo, L.A ., Coumes, F., Manual de
Sedimentologia, Universidade Mayor de San
Andres, La Paz, p 131-141, 1973.
[3] Salas, H. T., Caracterização Petrográfica das
Rochas Mineralizadas em Uraninita –Projeto Rio
Cristalino - Goiás, Nota Técnica DETM - CN No
012/86, CDTN/Nuclebrás, Belo Horizonte (Relatório
Inédito), p 60, 1986.
[4] Salas, H. T. , Murta, R. L. L. Caracterização
Litológica e Distribuição dos Minerais de Urânio
nos Metassedimentos da Área do Projeto Rio
Cristalino - Sul do Pará, XXXIV Congresso
Brasileiro de Geologia, Goiânia (Resumo), p1, 1986.
ABSTRACT
This work presents the petrographic studies carried
out to establish the lithologic characterization and
uranium distribution in unit 2, which is probably the
Rio Fresco formation (Lower Proterozoic), in the
south of Pará State. This formation constitutes one of
the four lithostratigraphic units proposed by Andrade
et alii (1986). The uranium mineralization is
predominantly in the form of uraninite (U2O) with
subordinate kazolite (PbO.UO3.SiO2.H2O), which is
a secondary alteration product of the former. Higher
uranium values are present in some of the analysed
samples, and in one in particular a uranium grade of
6,60 % was detected.