Abstract

An integrated whole-rock petrographic and geochemical study has been carried out on kamafugites and kimberlites of the Late Cretaceous Alto Paranaíba igneous province, in Brazil, and their main minerals, olivine, clinopyroxene, perovskite, phlogopite, spinels and ilmenite. Perovskite is by far the dominant repository for light lanthanides, Nb, Ta, Th and U, and occasionally other elements, reaching concentrations up to 3.4 × 104 chondrite values for light lanthanides and 105 chondrite for Th. A very strong fractionation between light and heavy lanthanides (chondrite-normalized La/Yb from ~175 to ~2000) is also observed. This is likely the first comprehensive dataset on natural perovskite. Clinopyroxene has variable trace-element contents, likely due to the different position of this phase in the crystallization sequence; Sc reaches values as high as 200 ppm, whereas the lanthanides show very variable enrichment in light over heavy REE, and commonly show a negative Eu anomaly. The olivine, phlogopite (and tetra-ferriphlogopite), Cr–Ti oxide and ilmenite are substantially barren minerals for lanthanides and most other trace elements, with the exception of Ba, Cs and Rb in mica, and V, Nb and Ta in ilmenite. Estimated mineral / whole-rock partition coefficients for lanthanides in perovskite are similar to previous determinations, though much higher than those calculated in experiments with synthetic compositions, testifying once more to the complex behavior of these elements in a natural environment. The enormous potential for exploitation of lanthanides, Th, U and high-field-strength elements in the Brazilian kamafugites, kimberlites and related rocks is clearly shown.

Abstract

Nous présentons les résultats d’une étude pétrographique et géochimique intégrée des kamafugites et kimberlites de la ceinture tardi-crétacée de la province ignée de Alto Paranaíba, au Brésil, et les minéraux importants que ces roches renferment: olivine, clinopyroxène, pérovskite, phlogopite, spinelles et ilménite. La pérovskite constitue le réservoir dominant des terres rares légères, Nb, Ta, Th et U, et dans certains cas, d’autres éléments, atteignant des concentrations allant jusqu’à 3.4 × 104 fois les valeurs chondritiques pour les terres rares légères et jusqu’à 105 fois la valeur chondritique pour le Th. Un très fort fractionnement a séparé les terres rares légères et lourdes (rapport La/Yb normalisé à une chondrite entre 175 et 2000, environ). Nos données seraient probablement les premières compréhensives sur la pérovskite naturelle. Le clinopyroxène possède des teneurs assez variables en éléments traces, probablement à cause de différentes positions de ce minéral dans la séquence de cristallisation. Le Sc y atteint des teneurs de 200 ppm, tandis que les terres rares légères accusent un enrichissement très variable sur les terres rares lourdes; une anomalie négative en Eu est développée assez couramment. L’olivine, la phlogopite (ainsi que la tétra-ferriphlogopite), les oxydes à Cr–Ti et l’ilménite sont relativement stériles en terres rares et la plupart des autres éléments, sauf pour Ba, Cs et Rb dans le mica, et V, Nb et Ta dans l’ilménite. Les coefficients de partage estimés entre minéral et roche globale pour les terres rares dans la pérovskite sont semblables aux déterminations antérieures, quoique beaucoup plus élevées que celles que l’on peut simuler par expériences sur des analogues synthétiques. Ce décalage indique une fois de plus le comportement complexe de ces éléments dans les milieux naturels. Nos données soulignent clairement le potentiel énorme qu’ont les kamafugites, kimberlites et roches associées du Brésil pour exploitations de ressources en terres rares, Th, U et éléments à champ électrostatique élevé.

(Traduit par la Rédaction)

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