Technical Report NTB 90-22

Pogos de Caldas Report No.4Isotopic geochemical characterization of selected nepheline syenites and phonolites from the Po~os de Caldas alkaline complex, Minas Gerais, Brazil.

On présente et discute les données isotopiques des études hydrothermales du projet d'analogues naturels de Poços de Caldas. L'objectif visé est la compréhension du transport de masse des éléments et isotopes associés à la minéralisation hydrothermale et à l'altération, à la mine d'uranium d'Osamu Utsumi, notamment dans ses aspects applicables à l'isolation des déchets radioactifs dans le cadre du programme des déchets nucléaires aux Etats Unis d'Amérique.

On a focalisé l'étude sur les aspects thermique, chimique et hydrologique du régime paléo-hydrothermal associé à une cheminée bréchique à la mine d'Osamu Utsumi. Ce régime a été étudié en vue de la caractérisation géochimique, géochronologique et pétrographique des néphélines, syénites et phonolites régionales non altérées.

Les roches régionales étudiées présentent une répartition de δD et δ18O étirée verticalement, indiquant une possible interaction entre la roche et les eaux météoriques. Pour les échantillons de néphéline, syénite et phonolite régionales, les régressions effectuées sur Rb-Sr de la roche totale n'ont pas produit d'isochrones. Une isochrone, obtenue par régression pour un minéral séparé contenu dans un échantillon de syénite néphélitique, a fourni un âge de 78 m.a. et un rapport initial 87Sr/86Sr de 0.70511. Les rapports initiaux modérés constatés pour 87Sr/86Sr des syénites néphélitiques régionales indiquent que le magmatisme alcalin provient peut-être du manteau, avec une incorporation de matériaux de la croûte à haut rapport Rb/Sr. Les valeurs de δ18O qui sont plus fortes que celles du manteau, si elles ne sont pas exclusivement dues aux processus de surface, indiquent peut-être aussi une assimilation de matériaux de la croûte. Les données Sm-Nd des roches régionales ne définissent pas d'isochrones, bien que les échantillons de syénite néphélitique sont tout à fait compatibles avec l'isochrone de 78 m.a. et le rapport initial 143Nd144Nd de 0.512359 calculés par modèle. Les échantillons régionaux de phonolite fournissent des valeurs très nettement en dehors de cette isochrone. Un tel comportement de système ouvert est probablement dû au fait que les échantillons de phonolite possèdent différentes valeurs initiales de 143Nd144Nd. Même dans ce cas, tous les échantillons régionaux se situent dans la tendance du type manteau ("Mantle Array"). Leur localisation dans l'espace εNd-εSr indique un magma source asthénosphérique de type Basalte de crête médio-océanique (MORB en anglais), contaminé par des roches ignées et métamorphiques continentales (par exemple des schistes précambriens entourant le plateau de Poços de Caldas).

Les carottes provenant du sondage F4 à la mine d'Osamu Utsumi ont subi à des degrés variés une minéralisation hydrothermale et un métasomatisme, ainsi qu'une altération météorique profonde. Les roches affectées par l'hydrothermalisme présentent une dérive assez prononcée pour δD, et faible seulement pour δ18O.

L'orientation δD-δ18O des échantillons de roche affectée par l'hydrothermalisme au sondage F4 reflète très probablement la variabilité du régime paléohydrothermal en ce qui concerne les températures et les écoulements souterrains, qui conditionnent l'interaction eau/roche et les échanges isotopiques.

Les régressions des données Rb-Sr de la roche totale de sous-échantillons de l'échantillon du xénolite de syénite néphélitique fournissent un âge de 76 m.a. et un rapport initial 87Sr/86Sr de 0.70530. En raison d'un hydrothermalisme et d'un métasomatisme marqués, on pense que le système isotopique Rb-Sr de cet échantillon a été rééquilibré, ce qui veut dire que l'âge défini par la régression correspond à l'âge de l'hydrothermalisme. Si l'on utilise un diagramme composé (87Sr/86Sr)i versus 1/Sr, on peut identifie des directions différentes pour l'altération hydrothermale, la minéralisation et l'altération météorique.

Là encore, les sous-échantillons de syénite néphélitique ne définissent pas d'isochrone basé sur Sm-Nd, mais sont tout à fait compatibles avec l'isochrone de 78 m.a. et le rapport initial 143Nd/144Nd de 0.512365 calculés par modèle. Les données isotopiques de Sm-Nd révèlent une modification probable par l'altération hydrothermale et métasomatique.

Un filon de lamproïte, qui recoupe l'altération hydrothermale de la mine d'Osamu Utsumi, fournit un âge de 76 m.a. qui correspond à l'âge Rb-Sr des sous-échantillons de syénite néphélitique.