Abstract

The mineralogical, micromorphological, geochemical and crystallographic characteristics of the different types of apatite from the Catalão I alkaline-carbonatitic complex, Goias, Brazil, were determined by optical and scanning-electron microscopy, electron-microprobe analysis, Raman micro-spectroscopy, X-ray diffraction, thermodifferential and thermogravimetric analyses and Fourier-transform infrared spectroscopy. There are three main generations of apatite: igneous, postmagmatic or hydrothermal, and supergene. The composition of apatite of each generation has been determined. Data from primary apatite affected by weathering processes show compositional changes prior to the total destruction of grains. The main geochemical trends observed from the first to the third generation are: a) increase in CO32− (that replaces PO43−), in F (which follows the incorporation of carbonate), in Ca (owing to loss of substituting cations, mainly Sr, Na, and REE) and in the ratio CaO/P2O5 (increase of Ca due to loss of the cations that substituted for Ca, and decrease of PO43−, partially replaced by CO32−), b) decrease in Si and P (replaced by C), in Sr, Na and REE (replaced by Ca) and in analytical totals (owing to an increase in components not detected using the electron microprobe, such as C and OH). These chemical changes, along with contemporaneous modification of the morphology of the apatite grains, contribute to an undesirable behavior of the apatite ore, once submitted to processes of industrial concentration. The types of apatite and the processes of their formation here defined and established for the Catalão I alkaline-carbonatitic complex are quite common and widely distributed in all carbonatitic phosphatic raw materials in Brazil, as observed in previous studies. The coexistence of these morphological and compositional varieties is responsible for the heterogeneity and complexity of these ores.

Abstract

Nous avons déterminé les caractéristiques minéralogiques, micromorphologiques, géochimiques et cristallographiques des différents types d’apatite provenant du massif alcalin-carbonatitique de Catalão I, à Goias, Brésil, en appliquant les techniques suivantes: microscopie optique et électronique à balayage, analyses à la microsonde électronique, microspectroscopie de Raman, diffraction X, analyses thermodifférentielle et thermogravimétrique, et spectroscopie infrarouge avec transformation de Fourier. Nous distinguons trois générations principales d’apatite: ignée, postmagmatique ou hydrothermale, et supergène. Nous avons déterminé la composition de l’apatite de chaque génération. Les données sur l’apatite primaire affectée par processus de lessivage révèlent la présence de changements dans la composition précédant la destruction totale des grains. Parmi les transformations principales, allant de la première à la troisième génération, on voit: a) une augmentation de la proportion de CO32− (qui remplace le PO43−), de F (qui accompagne le carbonate), de Ca (à cause de la perte des cations qui le remplacent, surtout Sr, Na, et les terres rares) et du rapport CaO/P2O5 (augmentation du Ca à cause de la perte des autres cations qui prennent la place du Ca, et diminution de la proportion de PO43−, partiellement remplacée par le CO32−), et b) une diminution de la proportion du Si et du P (remplacés par le C), du Sr, Na et des terres rares (remplacés par le Ca) et des totaux analytiques (à cause de l’augmentation de la proportion des composants non décelables avec une microsonde électronique, par exemple C et OH). Ces changements chimiques, accompagnés de modifications morphologiques des grains d’apatite, contribuent à un comportement indésirable du minerai d’apatite, une fois dans le circuit de concentration industrielle. Les types d’apatite et les processes de leur formation, tels que définis ici, et établis pour le cas du complexe de alcalin-carbonatitique de Catalão I, sont communs et répandus dans tous les gisements carbonatitiques de matériaux phosphatés au Brésil, comme le révèlent les travaux antérieurs. La coexistence de ces variantes morphologiques et compositionnelles serait responsable de l’hétérogénéité et la complexité de ces minerais.

(Traduit par la Rédaction)

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