Altération hydrothermale des monazites-(Ce) des pegmatites du district de Santa Maria de Itabira (Minas Gerais, Brésil)

0 Acadbmie Gkochimie

des sciences /

/ Elsevier.

Geochemistry

Paris

Altkation hydrothermale des monazites-(Ce) des pegmatites du district de Santa Maria de ltabira (Minas Gerais, Brksil) Hydrothermal alteration of monazite-(Ce) from the Santa Maria de ltabira pegmatite district (Minas Gerais, Brazil) Essai’dBILAL~, Vitoria MARCIANO~,Josh Marques Correia NEWS”, Kazuo FLJZIKAWA~, Rruno Fernando RIFFEL’, Herminio Arias NALNI’, Maria Lourdes FERJJANDES*et Mohamed

NASRAOUI’

’ D@pal?ement de@ochimie~ cenlreSPILV, &cobdesmines deSamt-kienne, 158,~014~ Fuunel,4202.3 Saint&ienne cedex2, t’rance ’ Dipartemeni de @ologie. lnstitut Geocz&cia.s, 1hwersidade Ftderale de Minas Gemn, CP 2608, CEP .j’O167-901. Belwllonronte, ,VG. Br&il ’ Comi.%& National dekkergiaNucleu1; Centrodel3esem~olz:~mento deTecnologla Nuclear. MinasGeraqCP1%1.C/V.30161-970, Belo-Horizonte. ,VfG: Br65il

i CompauFicr Bmsileira deJfetalurgia ekfinera@o(CB:W4), Aram,:MG,By&i/

ABSTRACI Monazittc-(Ce)isfound ingraniticpegmatitesin theSantaMaria deItabirapegmatite district (Minas Gerais,Brazil). During the magmatic stage.monazite-(C’e) seems to have bad higher contentsof cheraliteand huttonite in the solidsolution The Tb content inprimav monazite-(Ce)is high and charucteristic,foreachpegmatitebody.During thelatestage(albitization), themean LREEcontentin the altered zone is slightly higher and Th content is uely low. Theaccessoqj mineral assemblages changed; buttonite and cberalitecystallize togetherwith i%-poorand La-rich monazite-(Ce)at the hOr&r of alteredcystals. Nd/Smand L?l’h ratiosare alsochangedduring tbc hydrothermalstage. 0 Acad&mie dessciences / Else~~ier; J’aris. Keywords:

Manazite-(Ce),

Huttonite.

Cheralite,

Xenotime,

Pegmatite,

Albitization,

Brazil

Les monazites-(Ce) ant tit6 collectCes dans cinq corps pegmatitiques du district de Santa Maria de Itabira (Minas Gerais, BrCsil). Les monazites-(Cc) primaires sont riches en thorium et pksentent en solution solide de la cheralite et de la huttonite. line albitisation tardive affecte les pegmatites : durant ce stade hydrothermal, les monazites-(Ce) s‘enrichissent en terres rares leg&es et s’appauvrissent en thorium IIuttonite et chkalite cristallisent dans les microfissures des monazites-(Ce). Les rapports Sm/Nci c3t 1JiPb varient Cgalement au cows de l‘alkation hydrothermale. 0 Academic des sciences I Elsewer, Paris. Mots

cl&s : Monazife-(Ce). Huffonife. Chkcllife, Xhnotime,

ABRIDGED

Pegmatite,Albitisation,Br&i/

VERSION

Pegmatites are well represented in the area from Itabira to GuanhPes in the Santa Maria de Itdbira Pegmatite District. They

C. R. Acad. Sci. Paris, Sciences 1998, 326.693-700

de la terre

et des planetes

have been emplaced either in ortho- and paragneisses (2.6 Ga) or in Borrachudos Granite (1.7 Ga.).These bodies display a

/ E&h & PlanetarySciences

E Bilol et al

zonal distribution from the anatectic zone. with a degree of evolution increasing with distance from this anatectic zone. The pegmatites and migmatites have the same age, 520--450 My and 512 My respectively. The pegmatites show thickness ranging from 0.5 up to 10 m. The morphology of bodies is predominantly tabular or lens shaped. They show an internal zoning specially in larger bodies (table I). Microthermometric studies of fluid inclusions in primary minerals indicate that crystallisation occurred in the pressure range of 2 to 2.75 kbar and at temperacures of 450 to 650 “C. The lower limits, of 450 ‘C and 2 kbar, correspond to the late hydrothermal Stage in the post-magmatic evolution of the host pegmatites, marked by the extensive albitisation. All analysed monazites-(Ce) (table II> suggesting the effect of two coupled substitutions: (1) WE” + Pi’ = (Th, U)“- + Si”

1. Introduction Le

district

localise Orientale

pegmatitique

de

au Centre-Ouest du Br&il (Correia

Santa

de la Neves

Maria

de

ltabira

est

province Pegmatitique et al., 1986). Le but de

ce travail est I’ktude des ph&!om&nes hydrothermaux tardia post-magmatiques a partir de la composition des monazites-(Ce) de ces pegmatites et des donnkes geochronologiques acquises par la mkthode ponctuelle (micro-

sonde), selon Monte1

2. Contexte

et al. (1994).

Le district de Santa Maria de itabira est situ6 au nord-est Belo Horizonte dans la region de Guanhses, entre villes de Santa Maria de Itabira, Ferros et Sabinopolis.

de les

un socle d’sge archeen (2,6 Ga), par le groupe de Guanhzies (fimoyen, l’ouverture du rift intra-

continental d’Espinhaco a et6 accompagnee par la mise en place, dans le groupe de Guanhaes, de granites anorogkniques subalcalins K Borrachudos (( (1,72 Ga). Cet ensemble Archken et Protkozoi’que moyen est affect6 p.ar une tectonique tangentielle qui correspond 2 la fermeture rift d’Espinha$o (I,3 a 1,l Ga). Au dbbut du Pakozo’ique (512 Ma, U/Pb), une anatexie crustale s’est developpee (Machado et al., Les pegmatites

1989). du district

pegmatitique

de Santa

du

une

694

racine

dans la carri&re anatectique.

zonation a partir d’un faci& ti biotite et magnetite, dans la zone anatectique, 2 un facies a kkments rares dans les zones moins metamorphiques (faciPs schiste vet?) situkes loin de cette zone. En effet, les columbo-tantalites nent de plus en plus tantalifkes et manganifhres al., 1993), indiquant ainsi le degre d’kvolution pegmatite

Maria

de Vila Espkranqa, constituent Les pegmatites definissent une C. R. Acad.

devien(Bilal et de la

hate.

Les pegmatites ont (Marciano et al., 7 993)

un 2ge de comparable

(Machado

et al.,

520 a 450 Ma (Rb/Sr) ;7 celui (512 Ma, U/Pb)

1989)

de la zone

Les corps pegmatitiques lentilles, de dimensions

sont variables

sur 0,5 & 10 m, encaissk (lavra de Morro Escuro,

soit dans les gneiss lavra Olympo, Iavra

anatec-

des filons inclines ou des de 50 B 100 m de long de GuanhZes Ponte Raz

et

lavra de Euxenita), soit dans les granites Borrachudos (lavra de Generosa). Ils sont zonks et prkentent une minkalogie complexe, qui diffPre selon que les pegmatites sont encaissPes dans les paragneiss et les orthogneiss calco-alcalins subalcalins

du groupe Borrachudos.

phosphates secondes fluorine.

et des en

sont

Guanh%es ou Les premiPres min&aux d’uranium,

dkpourvues

mais

sont

Nous pouvons distinguer, de la bordure pegmatite (tableau I), une zone marginale riable (0,lO ZI 0,20 m). La granulometrie

de ftabira sont encaisskes dans des orthogneiss ou dans des paragneiss du groupe de Guanhzes et dans les granites subalcalins Borrachudos. Elles prbsentent une zonation chimique rkgionale apparemment cent&e autour d’une zone anatectique sit&e entre les villes de Vila Esperanca, Dores de Guanh%es et Santa Teresinha. Des filons granitiques non folk% de faible puissance (1 m), associ& aux

pegmatites

= (Th,U)“’ + Ca2’ Th-rich primary monazite-(Ce) seems to have had higher concents of cheralite and huttonite in the solid solution. During the albitisation, the rims of monazite-(Ce) are altered and fractured. The accessory mineral assemblages change; huttonite and cheralite crystallise together with Th-poor and La-rich monazite-(Ce) according to the (3) and (4) reactions: (3) 1 Monazite-(Ce, Th) = 0.81 Monazite-(Ce, La) + 0.19 Huttonite (4) 1 Mona&e-(Ce, Th) = 0.93 Monazite-(Ce. La) + 0.06 Huttonite + 0.01 Xenotime. During this late stage. Nd/Sm and LJiPb ratios in monazite-(Ce) are also changed and affect the age of monazite-(Ce). This result suggests the mOwdzitc-(Ce) age should be used with prudence.

des migmatites tique.

gbologique

Cette region prbente form6 essentiellement gure 1). Au Protkozo’ique

and (2) 2REE”

dans les granites renferment des alors que les plus

riches

au cceur d’epaisseur de cette

en

de la vazone

augmente regulitirement. On passe progressivement 2 une zone murale qui se caractkrise par une texture plus grossiPre (les cristaux ont une taille d&im&rique). Cette zone murale peut, dans certains cas, correspondre a la masse principale de la pegmatite. La zone intermhdiaire est souvent incomplete ou absente ; elle contient une predominance de feldspath potassique (1 3 2 m) par rapport au quartz et la muscovite. Le noyau de la pegmatite est de forme variable. II prksente une texture gross&e similaire 2

Sci. Paris, Sciences

de la terre

et des planetes

/ Earfh

& Planetary Sciences 1998. 326,693.700

ANvation

hydrothermale

Figure 1. Carte gkologique simplifike et modifik (Marciano et al., 1993) du district pegmatitique 1 : pegmatites ; 2 : zone anatectique, MCsoprot&rozdique ; 3 : rhyolites ; 4 : granites subalcalins 6 : Protdrozdique infbrieur ; 7 : Archben ; 8 : failles ; 9 : chevauchements. PXIB PI. Modified geological sketch map of the pegmatitic Santa Maria de ltabira district (from Marciano anatectic zone, Mesoproterozoic; 3: rhyolites; 4: Borrachudos subalkaline granites; 5: fspinhaco faults; 9: thrusts.

la zone intermbdiaire, mais it s’en distingue par sa min6 ralogie (tableau I) et par la presence d’importants corps de substitution et de cavit&. Des zones m&asomatiques ou de substitution apparaissent dans la phase finale du processus de cristallisation de la pegmatite. Elles sont localis6es gCn&alement dans la zone intermediaire et/au le noyau, mais il existe des zones m6tasomatiques en bordure des pegmatites. Les fluides, riches en Na et Li, percolent A travers les fractures ou dans les zones de faiblesse (clivages ou macles) des min&aux. Les cleavelandites, accompagn6es de muscovite fine et de C. R. Acad. Sci. Paris, Sciences 1998. 326,693-700

de la terre

et des plan&es

des monazites-(Ce)

de Santa Maria dit Borrachudos

des pegmatites

de itabira. NCoprot&ozoYque. ; 5 : supergroupe Espinhago

et a/., 1993). Neoproterozoic. supergroup; 6: Paleoproterozoic;

I: pegmatites; 7: Archean;

;

2: 8:

quartz, se d&eloppent aux d6pens du microcline. Les columbo-tantalites et les monazites peuvent se transformer respectivement en samarskite et/au euxenite-(\l) et en huttonite, x6notime et ch&alite (Bilal et al., 1993).

3. Conditions de cristallisation des pegmatites Les inclusions fluides du quartz (2 a 5 cm) des pegmatites qui sont enracinees dans la zone anatectique (Vila EsperanGa) sont biphasees ou monophasees. La temperature

/ Earth & Planetary

Sciences

695

E. 13lai

et al.

Tableau

I. Paragengses

The paragenesis

de diffbrentes

of minor

and

zones

accessory

des pegmatites

minerals

de Santa Maria

common/y

de Itabira.

in the pegmatites.

found

ParagenBe

Zone marginale

quartz,

biotite,

feldspath

murale

quartz

graphique,

potassique,

feldspath

muscovite,

potassique,

albite,

muscovite,

fluorine,

b&yl,

grenat

(almandin-spessartine)

monazite-(Ce),

apatiie,

columbo-tantalite

((Fe,Mn)Nb,O,,) intermediaire

feldspath

noyau

quartz

zone m&asomatique

ou de

substitution (les ph&omtines m6tasomatiques affectent I’enscmble des zones)

potassique, (laiteux

muscovite

rt/ou

et quartz

fum6)

amazonite (microcline bleu verd;itre), b&y1 (bleu ou rose), cleavelandite (albite), apatite, les phosphates (25 esp&ces min&ales), fluorine, columbo-tantalite ((Fe,Mn)Nb,O,), euxenite-(Y) ((Y, Ca, Ce, U, Th) (Nb, Ta, Ti),O,), topaze, samarskite ((Fe, Y, U, REE)(Nb, Ta)O,), autunite ((Ca(UO,),(PO,),), microlite ((Ca. Na),Ta,O,(O,OH,F)), wulfenite (PbMoO,), bismuthinite (Bi,S.,), huttonite (ThSiO,) et cheralite

((Cd,

Ce, Th)(P,Si)O,,

d’homog&nGsation du CO, des inclusions fluides monophaskes (10 pm) est comprise entre 12’ et 20” C. La temperature d’homog&&isation totale est comprise entre 300 et 530 “C. Les inclusions fluides biphaskes (50 pm) prkentent des temperatures d’homogkneisation du CO, de I’ordre de 31 “C. La densitk de CO, est de 0,61 gcm.-3 environ. La spectroscopic Raman met seulement en &idence la pr&ence de CO,. La tempkrature d’homogkn@isation totale de ces inclusions fluides biphasees est comprise entre 300 et 450 “C. Ces tempkratures sont comparables aux temperatures d’homog@nGsation totale des inclusions fluides du quartz des zones albitiskes (410 a 300 “C). La tempkrature (400 c T< 650 “C) estirnke de I’bquilibre grenat-biotite des pegmatites est en accord avec celle (450 < T< 650 “C) obtenue sur les pegmatites de la lavra Capkrana (Souza et al., 1992), loin de la zone anatectique. Les inclusions fluides dans les emeraudes (1 A 10 cm) de la lavra Capceirana montrent que les fluides restent trk carbon&.

Figure 2. Les zones altCr6es de la monazite-(Ce) sont tr&s fracturees et riches en petits cristaux de huttonite et xCnotime. Photographie r4alisCe au MEB. In the albilization rim. Huttonite with Th-poor

stage,

the monazite-ice)

andxenotime and

LREE-rich

crystallized monazite-ice).

is altered and fractured in the rim and alteredzones SEM images.

in

4. Les monazites-(Ce) Les monazites-(Ce) qui font I’objet de ce travail Nont et6 collectkes dans cinq corps pegmatitiques du dislrict de Santa Maria de Itabira. La lavra de Morro Escuro, la lavra de Euxenita, la lavra Olympo et la lavra Ponte Raz sont encaissees dans les gneiss du groupe Cuanhses, et la lavra de Generosa recoupe les granites subalcalins Borrachudos. Les monazites-(Ce) rkoltPes sont de I’ordre de 5 ti 10 cm ; elles correspondent A une proportion t&s faible (l/l 000) des pegmatites, dont elles constituent la phase minkale la plus prfkoce. Ces monazites-(Ce) sont fractu&es essentiellement dans leur bordure, et leurs microfractures sont tapissees de huttonites et autunite (figures 2 et 3). Dans la lavra de Euxenita, la huttonite est associke au xknotime. Les monazites-(Ce) ont btk analysees a la microsonde Camebax de I’koledes mines de Paris (Fontainebleau) sur des grains prealablement photograph& en imagerie elec-

Figure 3. RCseau de microfractures partir de cristal de huttonite.

radiales

Radial

crystal

in the

I Earth

& Planetary Sciences 1998. 326.693-700

monarite-(

t’ractures

about the SEM images.

huttonile

C. R. Acod. Sci. Paris. Sciences de la terre et des plan&es

qui se developpent

altered

zone

h

of

Alteration

Monazite

hydrothermale

des

Monazite

-(Ce)

monazites-(Ce)

des

pegmatites

-(Ce)

La

x&mbme

Cbrrdite

Huttonite

Th, La and Y distribution Arrows from magmatic represent compositions the Sucuri massif @i/a/,

Th, La and unit. Arrows

in monazite-(Ce), in cations per form&. to altered monazite-(Ce). The shaded areas of the monazite-ice) in granite and aibitite of 1991).

Gbochimie

des monazites-(Ce)

Les teneurs en La et Th &parent bien les diffkentes monazites-(Ce). Les monazites-(Ce) de la lavra Euxenita et de la lavra Ponte Raz sont les plus riches en Th, Y et Ca des monazites-(Ce) collectees (figures 4 et 5). Les zones non alt&bes de ces monazites-(Ce) sont riches en Th, U, Y et Ca (tableau II) ; en revanche les zones altkkes en sont depourvues, mais sont riches en La, Ce, Sm et Nd. Les monazites-(Ce) de la lavra Olympo, Ponte Raz et Morro Escuro ont des compositions homogPnes dans les deux zones. Les teneurs en U dans les zones alt&@es des monazites-(Ce) sont presque nulles. Les monazites-(Ce) de la lavra Generosa sont les plus riches en La. 4.2.

Stoechiom&rie

Les formules structurales des monazites-(Ce), de type ABO,, ont &k calculkes sur la base de 16 oxyg&nes. Le site A est g&&alement occup& par REE3+, Th, Y et plus accessoirement par Ca, Fe, Al et rarement U, tandis que P et Si sont dans le site B. Les REE3+ se substituent aux (Th, U)4+ par une substitution couplke (figure 6A) impliquant Ps+ et Si4+ suivant le mkanisme de substitution : (1) REE’+ + Ps+ = (Th, U)4+ + Si4+ Cette substitution rksulte de I’existence d’une solution solide entre la monazite-(Ce) et la huttonite (ThSiO,) qui a la m+me structure monoclinique (Kucha, 1980). Elle est rep&en&e dans la figure 6A par un vecteur de pente -1, C. R. Acad. Sci 1998. 326.693-700

Paris,

Sciences

de

la terre

et des

planktes

/ Earth

Ca distribution from magmatic

in monazite-Ke), in cations to altered monazite-(CeJ;

per formula see text.

Les terres rares kg&es ont un rayon ionique voisin de celui de Ca ; elles sont prefkentiellement remplacbes par le Ca dans la monazite-(Ce) suivant le mkanisme de substitution : (2) 2 REE”’ = (Th,U)4+ + Ca2’ Cette substitution est due ;? I’existence d’une solution solide entre chkralite (Ca, Ce, Th)(PSi)O, et monazite-(Ce) (Bowie et Horne, 1953). Elle est reprksentee par un vecteur -2 et g&&e le p6le barbantite (Ca,,, Th,,,)(PSi)O,. Ce vecteur d’khange de la barbantite co’incide avec celui du zircon (ZrSiREE., P.,), oti Th et Ca sont remplac@s par Zr (figure 6A). La repartition des monazites-(Ce) analysees entre les deux droites de pente -1 et -2 (figures 6A et 6B) suggPre que les deux substitutions d&rites ci-dessus jouent un r6le important dans I’introduction du Th dans la monazite-(Ce). La presence de la huttonite et de la ch&alite en bordure de monazite-(Ce) et dans les zones d’alteration de celle-ci confirme I’existence d’une solution entre la monazite-(Ce) et la huttonite, et entre la monazite-(Ce) et la chkalite au stade magmatique. La huttonite et la chPralite prkipitent 5 basse tempkatureau tours du stade hydrothermal. La monazite-(Ce) de la lavra Euxenita et de la lavra Ponte Raz presente jusqu’& 8 % en mole de chkalite en solution solide ; par contre, les monazites-(Ce) de la lavra Generosa et de Morro Escuro sont nettement plus riches en composante huttonite en solution solide (respectivement 21 % et 10 % mole de huttonite).

tronique (electrons r&rodiffus&) au microscope klectronique ?I balayage (MEB) Jeol a I’kole des mines de Saintitienne. 4.1.

Huttonite

Figure 5. Distribution des monazites-(Ce) 6tudiees dans le diagramme Th-La-Ca. Les fkches indiquent les variations entre la partie non altCr6e et la zone alteree de la monaAte-( Le pSle cheralite est plus important dans les monazites-(Ce) des lavras de Euxenita et Ponte da Raz. ‘“‘“..,j

Figure 4. Distribution des monazites-(Ce) 6tudiCes dans le diagramme Th-La-Y. Les fkches indiquent les variations entre la partie non altCrCe et la zone altCr6e de la monazite-(Ce). Pour les besoins de la comparaison, nous avons indique le champ des monazites-Ke) des granites subalcalins du massif de Sucuri et les monazites-(Ce) des albitites du meme massif (Bilal, 1991).

4.3.

Datation

des monazites-(Ce)

Pour les datations des monazites-(Ce), nous avons utilise la mkthode de Monte1 et al. (1994). Les zones alttkkes des monazites-(Ce) etudihes sont pauvres en Th, U, Pb. Les & Planetary

Sciences

697

et al.

E. Bilal

rapports U/Pb et Nd/Sm diminuent au tours de I’altCration. Les zones non alt6r6es des monazites-(Ce) mettent en hvidence un Age de 531 + 22 Ma (18 valeurs), et les zones alt&&es des monazites-(Ce) ont un dge de 325 t: 34 Ma (I 3 valeurs). Cependant, certaines zones alt&c?es dans le

m&me cristal de monazite-(Ce) montrent des 5ges disparates allant de 320 A 40 Ma. Les huttonites fournissent un dgede20+11 Ma.

5. Discussion

REE+P+Y

0.6

0.1 0.0 6 .5

6.7

6.9

7.1

7.3

7.4

7.6

7.8

8.0

REE+p+y

0 l

GENERO

V ‘I -

0 + hGSX.JR q

H

EUXENI

A A OL-

Les monazites-(Ce) non affect&es par l’altkration tardive sont riches en Th et presentent en solution solide de I’huttonite et de la cheralite. En revanche, on observe une diminution t&s marquee du Th et une augmentation du La dans les zones alt&es et prk des fractures localisees essentiellement en bordure du cristal. La cristallisation de la huttonite est tardive et est due i I’altkation qui affecte la monazite-(Ce) et sa bordure. Un rkseau de microfractures cent@ autour des cristaux de huttonite (figures 2 et 3) accentue I’alt&ration de la monazite-(Ce) et la percolation tardive de fluide. La transformation de la monazite-(Ce) primaire riche en Th en huttonite et en monazite-(Ce) secondaire riche en La et Ce (tableau II) se fait suivant la reaction (3), en fonction des compositions des minbraux pr&ents : (3) 1 Monazite-(Ce, Th) = 0,81 Monazite-(Ce, La) + 0,79 Huttonite Dans le cas de la lavra Euxenita, le xenotime est associk a la huttonite et 5 la monazite-(Ce) riche en La (tableau II). Cette rGaction (4) peut s’fkrire : (4) 1 Monazite-(Ce, Th) = 0,93 Monazite-(Ce, La) + 0,06 Huttonite + 0,Ol X&otime L’Pvolution contrastee du Th et du La dans ces monazites-(Ce) traduit les phknomenes metasomatiques tardifs (albitisation) qui affectent les corps pegmatitiques. En effet, au tours de I’albitisation des granites du massif de Sucuri (Bilal, 19911, la monazite-(Ce) devient de plus en plus riche en La et pauvre en Th (figure 4). Cet enrichissement en terres rares kgkres a &5 souvent dtkrit dans les albitisations (Taylor et al., 1981). Dans les zones alt&Ges des monazites-(Ce), le Ca est lessive, mais on note dans ces zones la presence de petits cristaux isok de cheralite (dans la lavra Euxenita) et de fluorite (dans la lavra Generosa). Les teneurs en U des monazites-(Ce) varient en fonction des corps pegmatitiques et des associations minkales. La lavra Euxenita, la lavra de Morro Escuro, la lavra Olympo et la lavra Ponte Figure 6. Diagramme de substitution de REE+P+Y en fonction du Th+U+Si dans la monazite-(Ce) (Franz et al., 1996). A : representation de divers mkanismes de substitution des phosphates de terres rares et composition des monazites-(Ce) analysbes. B : agrandissement du champ des monazites-(Ce) analysbes. C : variation du rapport U/Pb au tours de I’altCration hydrothermale de la monazite-(Ce). Les Ages de la zone saine et de la zone altfke sont indiqu&. Distribution of non-rare earth elements al. 1996). A: the representation scheme monazites-(Ce) analyses. t?: shows field U/Pb vs Th diagram for the monarite-( magmatic to altered zone of monazite-(Ce).

0

0.0

0.2 Th

698

0.4 ahf.

C

R.

Acad. Sci. Paris, Sciences de lo terre et

des

in REE-phosphates (Franz et with REE-phosphates and the monazites analyses. C: see text. Arrows from

plan&es / Earth & Planetary 1998.

Sciences 326,693-700

Alt&ationhydrothermale

Tableau II. Analyses representatives des monazites-(Ce), des huttonites Les formules structurafes ont kt& calculees sur la base de 16 oxyg&nes. 3WYC Representative

compositions

Pegmatite Type

of monazite-(Ce),

huttonites

ThO,

13,21

p205

29,lY

alt&t!e

primaire

6,12

21,19

29,50

Morro a/t&be

primaire

1,87

22,hl

des pegmatites

de Santa Maria

de Itabira.

xbnotime-(Y).

Generosa

Euxenita prirnaire

and

et des xikotimes-(Y)

pegmatites

desmonazites-(Ce)des

altCrPe

lo,84

31,70

Escoro

8,30

28,32

Generosa

Effxenila

huttonite

xt;notime 74,s

73,06

2,42

1,77

28,65

1,71

1.75

34,24

34,70

44,47

45,06

Y,O,

1,67

1,lS

0,08

0,03

0,22

0,24

I,72

0.09

CaO

1,37

0,25

0,15

0,28

0,28

0,41

0,79

O.Ob

0,13

0,14

uo,

0,26

0,oo

0,05

0,oo

0,24

0,oo

3,00

3,40

7,21

0,SS

WO,

0,oo

0,oo

0,oo

0,oo

0,oo

0,oo

0,oo

0,oo

3.91

.3,97

Sm,O,

2,49

2,SU

1,42

1,86

0,35

OJO

0,oo

0,oo

0,oo

0,14

6,87

Nd,O,

IO,73

13,67

0,20

0,40

0,39

0,28

CeP,

29,54

32,Sl

27,21

36,29

34,64

35,41

0,44

1 ,hC

0,07

0.00

La,Q

9,54

IO,58

12,68

16,26

14,85

15,47

0,20

0,s 3

0,02

0,12

AI@,

0,oo

0,02

0.02

0.02

a,03

0,05

0,oo

0,oo

0,oo

0,oo

SiO,

1,88

1,49

4,76

0,42

2,37

1,83

15,38

1 .5,68

2,38

2,03

Fe0

0,oo

0,oo

0,oo

0,oo

0,oo

0,oo

0,78

0.00

0,oo

0,oo

Yb,O,

0,oo

0,oo

0,OO

0,oo

0,oo

0.00

0,oo

0,oo

3,51

Total

99,88

98,39

7,79

9,85

97,96

7,03

98,58

99,17

97,53

97,28

98,Ol

98,75

3,56 98,35

Si

0,292

0,234

0,809

0,064

0,374

0,291

3,375

3,468

0,315

P

3,839

3,915

3,253

4,117

3,782

3,856

0,318

0,328

3,834

0,268 .3,877

La

0,546

0,611

0,794

0,919

0,863

0,906

0,016

0,043

0,001

0,006

Ce

1,678

1,881

1,691

2,036

1,998

2,059

0,035

0,129

0,003

0,000

Nd

0,595

0,765

0,472

0,539

0,396

0,390

0,016

0,0.32

0,018

0,Ol

Sm

0,133

0,151

0,083

0,098

0,019

0,016

0,000

0,000

0,000

0,006

Gd

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,171

0,l 73

Y

0,138

0,096

0,007

0,002

0,018

0,020

0,201

0,011

3,126

i,161

U

0,009

0,000

0,002

0,000

0,008

0,000

0,146

0,167

0,212

0,193

Th

0,467

0,218

0,819

0,065

0,389

0,300

3,648

3,750

0,073

0,053

Ca

0,228

0,042

0,027

0,046

0,047

0,070

0,186

0,014

0,018

0,020

Al

0,000

0,000

0,000

0,000

0,010

0,010

0,000

(1 .ooll

0,000

0,000

Fe

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,140

0.000

0,000

0,000

Yb

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,140

0,140

7,925

7,913

7,957

7,886

7,904

7,918

8,081

7,942

7,911

7,910

0,22

0,20

O,lP,

0,19

0,05

0,04

Sm/Nd

Raz sont encaissees dans des orthogneiss et des paragneiss du groupe Guanhaes. Les monazites-(Ce) de ces pegmatites sont riches en U et sont associees aux phosphates, aux columbo-tantalites, a la samarskite et a I’euxenite-(Y). Des uranomicrolites, des autunites et des huttonites ont ete observes (MEB) dans les fractures des niobotantalates

indique que les complexes carbon&s ont patticipe Ggalement comme ligands de l’uranium. 11s sont responsables du transport et de la concentration des terres rares et de I’uranium dans un stade tardif. Lumpkin et Chakoumakos (1988) observent que le

(Marciano differentiation

fluide hydrothermal pegmatite de Harding

et al., 1991 de ces

; Bilal et al., 1993). pegmatites etait tres

Le milieu riche en

de P, F

mais aussi en CO, (inclusions fluides). Les zones alt@rees de ces monazites-(Ce) sont depourvues de U. La cristallisation tardive des mineraux d/uranium, de la samarskite et de I’euxenite-(Y) est probablement lice au lessivage de l’uranium et des terres rares des monazites-(Ce) et des niobotantalates. La presence des phosphates dans ces pegmatites temoigne de la forte activite de P dans les liquides. Cependant, la presence de CO, dans les incluC. R. Acad.Sci. 1998 326,693-700

Paris,Sciences

delaterre

etdes

plan&tes

/ Earth

sions

fluides

des

mineraux

primaires

present durant (New Mexico,

de

ces

3

pegmatites

I’albitisation de la USA) s’est enrichi en

Ca, P, Yet REE, ce qui est en accord avec nos observations. Dans la lavra Generosa, nous n’avons pas observe de mineraux d/uranium, et les teneurs en uranium dans les zones alterees ainsi que dans les zones non alter6es des monazites-(Ce) sont tres faibles et ne font pas apparaitre de variation notable. II faut noter que cette pegmatite est encaissee dans les granites subaicalins Borrachudos qu’elle differe des autres pegrnatites par sa mineralogie & PlanetarySciences

et

699

E. Bilal et al.

riche en mineraux de fluor par rapport aux mitkaux de phosphore. La prkipitation de la fluorite tardive, associke a I’albitisation, tkmoigne de I’importance du r8le du fluor dans le transport et le d@piit des terres rares et du thorium, mkanisme soulignk par Taylor et al. (1981), qui ont insist6 sur le r8le du fluor dans les fluides et la stabilitk du complexant REE-F au tours de I’albitisation. L’sge (531 + 22 Ma) obtenu sur les monazites-(Ce) non alt&Pes est comparable & celui (520 a 450 Ma.. Rb/Sr) obtenu par Marciano et al. (1993) sur d’autres min&aux de ces pegmatitiques et par Machado et al. (1989) sur les bordures des titanites (512 rt 20 Ma, U/Pb) des migmatites de cette region. Th, U et Pb sont trks lessives et les rapports U/Pb (figure 6C) varient considerablement dans les zones altkees, ce qui donne un gge plus jeune (325 + 34 Ma) et variable (320 a 40 Ma) a I’intkrieur du m@me cristal de monazite-(Ce). L’gge obtenu dans les zones altkkes ne correspond pas & I’sge de I’altGration, mais traduit un lessivage plus ou moins intense de Th, U et Pb. Les huttonites sont tr& sensibles aux variations de la tempk-

rature ; I’dge (20 f. 11 Ma) obtenu correspond B la dernike remise h z&o du systeme (Montel, communication personnelle).

6. Conclusion Au stade magmatique (450 < T < 650 “C), les monazites(Ce) presentent en solution solide de la cheralite et de la huttonite. L’enrichissement en terres rares kg&es, accompagni, d’une diminution du thorium des monazites-(Ce), est dQ a I’altkation de la monazite-(Ce) au tours de I’albitisation tardive (300 < T< 450 “C) qui affecte les pegmatites. Au tours de re stade, les fluides hydrothermaux (riches en complexants tels que Fe, CO: - et PO: --) altitrent les anciens minkaux riches en REE, Pb, U et Th et provoquent le lessivage de ces elements et leur d&pat ultkrieur. Les phenomtines hydrothermaux affectent I’Age des monazites-(Ce) ; il faut Gtre trk prudent dans I’utilisation de I’ige des monazites-(Ce).

Remerciements. Les auteurs remercient le FAPEMG. le ditpartement de gbologie de I’UFMG (Brbsil), le Comiti: francais d’f$CIlUation de la coop&ration universitaire avec le B&i1 (France) et le deparfement de gbochimie de I’$cole des mines de Saint-Etienne (France) pour leur aide. Nous remerclons le lecteur anonyme pour ses critiques constructives qui ont contribk b I’am&lioration de notre

travail.

RGF-ARENCES Bilal E 1991, itude de deux massifs de la province granitique stannifere de I&t de Goias (Bresil) et des formations mhtasomatiques associiies aux min&alisations en Sn et Be, These, icole des Mines de Paris, 420 p, Bilal E., Marciano V.R.O.P., Svisero D.P. et Correia Neves J M. 1993. Comparaison entre les columbo-tantalites des pegmtrtites du nord du massif de Serra Douroda (Goias) et celles des pegmatites du centre-est de la province pegmatitique orientale (Minos Gerais), in : 4” Congress0 Brasileiro de Geoquimico Bowie SH U. et Horne J E.T. 1953. Cheralite. new mineral of the monazite group, Mineral. Wag., 30,93-99 Correia Neves J.M., Pedrosa Soares A.C et Marciano V 1986. A Provincia Pegmatitica Oriental do Brasil ?I Iuz dos conhec:imentos atuais, Rev. Bras. Geoc., 16 (1). 106-l 18 Franz G., Andrehs G. et Rhede D. 1996 Crystal chemistry of monozite and xenotime from Saxothuringian-Modanubian metopelites, NE Bavaria, Germany, Eur J. Mineral., 8. 1097-l 118 Kucho H 1980. Continuity in the monazite-huttonite series. Mineral. Mug ,43, 103 l- 1034 Lumpkin G R. et Chakoumakos B.C. 1988. Chemistry ard radiation effects of huttonite-group minerals from the Harding pegmatite. Taos County, New Mexico, Amer. Mineral., 73, 1405-1419

700

C. R. Acad.

Machado N., Schrank A., de Abreu F.R.. Knauer L.G. et AlmeidaAbreu P.A. 1989. Resultados preliminares da geocronologia U-Pb no Serra do Espinhaco Meridional, Anais. in : V Simpdsio de Geologia de Minus Gerais (Be/o Horizonte), 17 1- 174 Marciano V., Riffel B.F., Correa-Neves J.M. et Svisero D.P. 1991. Estudo preliminor de niobo-tantalados do borda centro oeste da provincio pegmatitica oriental, Revistu Escolo de Minus, Ouro Prefo, 60-6 1 Morciano V., Svisero D P. et Correia Neves J.M 1993. Dados geocronol6gicos de pegmatltos da borda oriental do crCIton do Sao Francisco, Anais do II Simphio sobre o c&on do S0o Francisco, Salvador. 362-365 Monte1 J.M.. Veschambre monozite ti la microsonde 318, sbrie II, 1489-1495

M. et Nicollet 8lectronique.

C. 1994. Datation de la C. R. Acad. Sci. Poris,

Souza J.L. Mendes J.C.. Silveira Bello R.M., Svisero D,P et Valarelli J.V. 1992. Petrographic and microthermometrical of emeralds in the ‘Garimpo’ of Capceirana, Nova Era, Minus Gerais state, Brasil. Mineral. Deposita. 27. 161-l 68 Taylor R.P, Strong D.F. et Fryer B.J. 1981 Volatile control of contrasting trace element distributions in peralkaline granitic and volcanic rocks, Confrib. Mineral. Petrol., 77,267-271

Sci. Paris, Sciences

de la terre

et des planetes

/ Earth

& Planefary Sciences 1998.326.693-700