Technical Report NTB 90-19

The regional geology, mineralogy and geochemistry of the Poços de Caldas alkaline caldera complex, Minas Gerais, Brazil.

Le complexe alcalin de Poços de Caldas, le plus grand en Amérique du sud, a une forme circulaire avec un diamètre moyen d'environ 33 km. Il représente l'un des gisements alcalins du Mésozoïque au sud-est du Brésil, développé à partir du Jurassique supérieur en liaison avec la rupture et la dérive continentale. Il comprend une série de roches volcaniques alcalines et de roches plutoniques (principalement des phonolites et des syénites néphélitiques) présentant des teneurs d'arrière-plan normales en U, Th et terres rares (TRs). La séquence évolutive a commencé par un jeune volcanisme majeur produisant des ankaratrites, des laves phonolitiques et des volcanoclastes, s'est poursuivie par une subsidence de la caldera et des intrusions de syénite néphélitique formant des anneaux mineurs de dykes, des corps intrusifs variés et des structures circulaires. Enfin, on trouve la mise en place de syénites néphélitiques et de phonolites fortement enrichies en éléments incompatibles.

L'évolution magmatique a inclue des processus deutériques, signalant la présence d'un magma parent riche en éléments volatils. Ces processus ont eu cours sur une large gamme de températures et ont engendré des veines pegmatitiques et des associations minérales pneumatolytiques et auto-hydrothermales comprenant des silicates à métaux rares tels que la giannettite, des zéolites variées, de la fluorite et de l'hématite, ainsi que des altérations de minéraux. Ces altérations se sont développées d'une pseudoleucite jusqu'à une palette des principaux feldspaths alcalins, par échanges d'éléments alcalins sous des conditions auto-hydrothermales (avec la formation de fluides hydrothermaux, début de kaolinisation et pigmentation par des oxydes ferriques d'hématite hydratée). Du point de vue géochimique, les roches résultantes sont enrichies en potassium, par rapport à l'ensemble des syénites néphélitiques et des phonolites. Une mobilisation et une concentration en U, Th et TRs n'a pas pu être détectée à ce stade.

Au moins à un endroit (Morro do Ferro), la séquence néphélitique intermédiaire a été affectée par une intrusion de carbonatite et la formation d'un réseau de veines de magnétite. De très intenses altérations hydrothermales riches en potassium et en soufre ont été observées localement, en association avec la formation de brèches magmatiques pénécontemporaines.

Ces processus ont conduit à la formation de plusieurs anomalies radioactives importantes et riches en TRs. Deux d'entre elles, le gisement de Th-TRs à Morro do Ferro et le gisement de U-Zr-TRs-Th à la mine d'uranium d'Osamu Utsumi, font partie des sites d'étude du projet d'analogies naturelles de Poços de Caldas.

Les principales étapes ultérieures de l'évolution du complexe de Poços de Caldas comprennent la mise en place de roches filonniennes mafiques et ultramafiques, et l'apparition d'une altération latéritique et allitique, conduisant (à la mine d'uranium) à une redistribution géochimique secondaire et à la formation de fronts redox, parfois liés à des enrichissements en uranium.

Les études régionales de la roche ont été concentrées sur les propriétés de stabilité (statu quo) de la séquence néphélitique intermédiaire, en tenant compte des processus subséquents de l'hydrothermalisme local et des processus liés à l'altération. Ces études comprennent des volets pétrographique, minéralogique, géochimique et isotopique, en plus de l'examen des paramètres pétrophysiques. Les résultats ont montré qu'il y a peu de différences entre les roches étudiées, des syénites néphélitiques et des phonolites intrusives, subvolcaniques et volcaniques. L'absence de séries nettement différenciées penche en faveur d'une phase de mise en place courte pour la séquence néphélitique intermédiaire. Des datations radiométriques antérieures et actuelles suggèrent une durée de mise en place d'environ 15 millions d'années (m. a.), ce qui est beaucoup trop long si on la compare à celle des volcans actuels. La fin des événements magmatiques et de minéralisation hydrothermale est probablement déterminée par la datation Ar-Ar d'une intrusion filonienne de lamprophyre non minéralisée sur le site de la mine d'uranium (76 m. a.).