Original paper

The Nickel Laterites of Serra dos Carajás (Área do Vermelho) - A Geochemical Study

Schwab, Roland Gottlieb; Pinto de Oliveira, Nilson; Lia de Almeida Correa, Sandra

Abstract

The nickel laterites of Serra dos Carajás, area of "Vermelho" in the south of the state of Pará (Brazil) give an excellent opportunity to study the effect of lateritic weathering on serpentinized ultrabasic parent rocks. Through pits and cores mineralogy and geochemistry of a representative lateritic soil profile and of the serpentinite could be investigated: Mineralogical and chemical composition of the serpentinite are relatively uniform; the transition to the lowest (saprolitic) horizon of the laterite can only be noted by alteration in texture and chemical composition. The intermediate (smectitic) horizon of the profile is characterized by the presence of Ni smectite with up to 10 wt.% NiO. The limonitic horizon in its hanging wall is enriched in iron hydroxides and oxides. The distribution of nickel (Cu and Co) can be explained by diadochic substitution of Mg2+ in the saprolitic and smectitic horizon and by adsorption to iron hydroxides and oxides in the limonitic horizon. The evolution of the lateritic profile can be interpreted as a sequence of exchange and distribution equilibria. Each of the lateritic horizons formed its especial nickel ore: garnieritic ore in the saprolitic horizon, smectitic ore in the smectitic horizon and oxidic lateritic Ni ore in the limonitic horizon. The major part of Ni ores found in the region now are mixtures of these different types.

Kurzfassung

Die Nickel-Laterite der Serra dos Carajás (área do Vermelho) im Süden des Staates Pará (Nordbrasilien) bieten die Möglichkeit, den Einfluß lateritischer Verwitterung auf serpentinisiertes ultrabasisches Muttergestein zu studieren. Hierfür standen Proben aus Schächten im lateritischen Bodenprofil und Kernbohrungen im Serpentinit zur Verfügung. Die mineralogische und chemische Zusammensetzung des Serpentinits erwies sich als relativ homogen. Nur der Übergang zum untersten (saprolitischen) Horizont des Lateritprofils ist durch Änderungen in Gefüge und Chemismus, nicht jedoch in der mineralogischen Zusammensetzung, gekennzeichnet. Der im Hangenden folgende Smectit-Horizont führt Ni-Smectit mit bis zu 10 Gew % NiO. Der oberste Limonit-Horizont ist durch das Vorherrschen von Eisenhydroxiden und -oxiden gekennzeichnet. Die Verteilung von Ni (Cu und Co) läßt sich im Saprolit- und im Smectithorizont durch diadochen Ersatz von Mg2+ durch Ni2+ gut verstehen. Im Limonithorizont ist Adsorption an die Eisenhydroxide und -oxide vorherrschend. Die Entwicklung des Lateritprofils läßt sich auf der Grundlage verschiedener Austausch- und Verteilungsgleichgewichte interpretieren. In jedem der Bodenhorizonte kam es zur Entwicklung eines spezifischen Nickel-Erzes: Garnieritisches Erz im Saprolithorizont, Smectiterz im Smectithorizont und eigentlich typisches oxidisches (lateritisches) Ni-Erz im Limonithorizont. Die Mehrzahl der Ni-Erze der Serra dos Carajás stellen Mischungen dieser Grundtypen eines gut differenzierten Lateritprofils dar.

Abstract

As lateritas niquelíferas da Serra dos Carajás (área do Vermelho), no sul do Estado do Pará (Brasil), oferecem uma excelente oportunidade para o estudo da influência do intemperismo laterítico sobre rochas ultrabásicas serpentinizadas. Com base em amostras coletadas em poços e sondagens foi possível investigar a mineralogia e a geoquímica de um perfil laterítico representativo dessa área. As composições mineralógica e geoquímica do serpentinito são relativamente homogêneas. A zona de transição para o horizonte saprolítico, na base do perfil laterítico, é caracterizada unicamente por alterações de est rutura e composição geoquímica. O horizonte sobrejacente é composto principalmente de smectita, com até 10 % NiO. No topo do horizonte de smectita encontra-se o horizonte limonítico, caracterizado pela predominância de óxidos e hidroxidos de ferro. A distribuição de níquel, assim como de Cu e Co nos horizontes saprolitico e smectítico e controlada essencialmente pela diadoquia ao magnésio; no horizonte limonitico prevalece a adsorção aos óxidos e hidróxidos de ferro. A evolução do perfil laterítico pode ser compreendida como resultante de vários equilíbrios de troca e de distribuição, que levaram a formaçãao de um tipo específico de minerio em cada horizonte: minerio garnieritico no horizonte saprolhico, minério de smectita no horizonte de smectita e minério oxídico tipicamente laterítico - no horizonte limonítico. A maioria dos minérios lateríticos de níquel da Serra dos Carajás corresponde a misturas desses tipos básicos.

Keywords

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