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Technical Report NTB 90-19

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

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Der kreisförmige alkalische Komplex von Poços de Caldas ist mit einem mittleren Durchmesser von 33 km der grösste in Südamerika. Er ist eines der alkalischen Vorkommen in SE Brasilien, die sich in der Epoche ab oberem Jura in Zusammenhang mit dem Aufbruch und der Verdickung der Kontinente entwickelten. Er besteht aus einer Reihe alkalischer Eruptiv- und Intrusivgesteine (hauptsächlich Phonolite und Nephelin­Syenite) mit normalen Gehalten an U, Th, und SEE. Die Entwicklungsgeschichte begann mit frühem, starkem Vulkanismus, der zu Ankaratriten, Phonolit-Laven und Pyroklastika führte, gefolgt vom Einsinken der Caldera und der Intrusion von Nephelin-Syeniten, die kleinere Ring-Gänge, verschiedene Intrusivkörper und kreisförmige Strukturen bildeten. Schliesslich wurden Eudialyt, Nephelin-Syenite und Phonolite deponiert, die an inkompatiblen Elementen stark angereichert waren.

Die magmatische Entwicklung schloss deuterische Prozesse ein, die auf ein Muttermagma, reich an flüchtigen Stoffen, schliessen lassen. Diese Prozesse erstreckten sich über ein grosses Temperaturintervall und bewirkten die Bildung von Pegmatitgängen und pneumatolytischen sowie autohydrothermalen Mineral-Ansammlungen wie SEE-Silikate (z. B. Giannettit), verschiedene Zeolite, Fluorit und Hämatit. Daneben erfolgten Mineralveränderungen, die von magmatischen Pseudoleucit durch Alkali-Austausch zu einer Häufung der wichtigsten Alkalifeldspäte unter autohydrothermalen Bedingungen führte (mit Bildung von Flüssigkeitseinschlüssen, beginnender Kaolinisierung und Pigmentierung durch Ferri-Oxyhydrate). Geochemisch sind die resultierenden Gesteine an Kalium angereichert, verglichen mit den globalen Nephelin-Syeniten und Phonoliten. Mobilisierung und Anreicherung von U, Th und SEE konnten für dieses Stadium nicht festgestellt werden.

Zumindest an einer Stelle (Morro do Ferro) wurde die intermediäre Nephelin-Reihe durch eine Karbonatit-Intrusion und die Bildung übereinandergelagerter Magnetitgänge beeinflusst. Es fand lokal eine sehr intensive, K- und S-reiche hydrothermale Umwandlung mit autometamorpher Bildung von magmatischen Brekzien statt.

Diese Prozesse führten zur Entstehung verschiedener ausgeprägter radioaktiver und SEE-reicher Anomalien. Zwei derselben, das Th-SEE-Vorkommen von Morro do Ferro und das U-Zr-SEE-Th-Vorkommen der Osamu Utsumi Uranmine, bilden die Untersuchungsorte des Poços de Caldas-Analogprojektes.

Spätere wichtige Entwicklungsstufen des Poços de Caldas-Komplexes bestanden im Einbau mafischer und ultramafischer Ganggesteine und dem Beginn der allitischen und lateritischen Verwitterung, die (in der Uranmine) zu einer deszendenten geochemischen Umverteilung und zur Bildung von Redoxfronten führte, wie sie oft mit Urananreicherungen in Beziehung stehen.

Die regionalen Gesteinsuntersuchungen konzentrierten sich auf die 'status quo'-Eigenschaften der intermediären Nephelin-Reihe unter Berücksichtigung der mehr lokalen hydrothermalen Einflüsse und der abschliessenden mit der Verwitterung zusammenhängenden Prozesse. Sie umfassten petrophysikalische, petrographische, mineralogische, geochemische und isotopenchemische Untersuchungen. Die Resultate zeigten nur sehr geringe Variationen zwischen den untersuchten intrusiven, subvulkanischen und vulkanischen Nephelin-Syeniten und Phonoliten. Das Fehlen einer stärker differenzierten Serie kann als Argument für eine kurze Entstehungsgeschichte der intermediären Nephelin­Reihe gelten. Frühere und jetzige radiometrische Altersbestimmungen sprechen für eine Zeitspanne von etwa 15 Ma, viel zu lang im Vergleich zu modernen Vulkanen. Das Ende der magmatischen und hydrothermalen Mineralbildungszeit wird wahrscheinlich durch das Alter eines mineralisierten Lamprophyrganges in der Uranmine gegeben (76 Ma).

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