Exploração de lítio em pegmatitas LCT usando XRF portátil
Os analisadores portáteis por fluorescência de raios X (pXRF) são ferramentas úteis que auxiliam a exploração e pesquisa de depósitos minerais que contêm lítio. A produção global atual de lítio é derivada principalmente de dois tipos de depósitos: 1) pegmatitas que contêm lítio e 2) depósitos de tipo salmoura de lítio ou salares, com produção global com uma proporção de quase 50:50 de cada fonte. Aqui, focaremos nas pegmatitas que contêm lítio e em como aplicar os analisadores portáteis por XRF Vanta™ nesses tipos de depósitos.
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Figura 1. À esquerda: a pegmatita LCT Li-Ta-Sn Greenbushes de alto nível no Oeste da Austrália. À direita: um analisador portátil por XRF Olympus Vanta™ sendo usado para exploração mineral geoquímica.
Exploração de pegmatitas LCT
As pegmatitas que contêm lítio são rochas plutônicas formadas pelo fracionamento tardio e colocação fértil de granitos peraluminosos. Elas são chamadas, normalmente, de pegmatitas lítio-césio-tântalo (LCT) devido ao enriquecimento incompatível nos elementos de lítio, césio, estanho, rubídio e tântalo e são diferenciadas de outras pegmatitas de elementos de terra-rara, chamadas de nióbio-itrio-flúor (NYF, sigla em inglês), através do diagnóstico do conjunto de elementos. As pegmatitas LCT são também, geralmente, enriquecidas em componentes fundantes, incluindo água, flúor, fósforo e boro. Isso é evidente em sua composição química e mineralógica única.
Mineralogicamente, as pegmatitas LCT são caracterizadas pelo ajuntamento de quartzo, feldspato potássico, albita e moscovita. Elas são normalmente localizadas com as fases mais evoluídas e fracionadas, tais como espodumênio (Li), lepidolita (Li), petalita (Li), columbita-tantalita (Nb-Ta), cassiterita (Sn), apatita (P), berilo (Be), turmalina (B) e granada presentes dentro do núcleo interno das zonas e das margens.
Comparação dos dados laboratoriais e do XRF portátil de pegmatitas LCT
Embora não seja possível fazer uma análise direta do lítio com o XRF portátil devido às limitações físicas dos raios X, a última geração dos instrumentos pode ser usada de forma eficaz para identificar o conjunto principal de rocha total e os elementos farejadores associados. Isso inclui o potássio (K), cálcio (Ca), rubídio (Rb), estrôncio (Sr), ítrio (Y), nióbio (Nb), estanho (Sn), césio (Cs), tântalo (Ta), antimônio (Sb), tungstênio (W), bismuto (Bi), arsênico (As), gálio (Ga), tálio (Tl), e os elementos de terras-raras (rare earth elements, REEs) lantânio (La) e cério (Ce). Muitos destes elementos correspondem ao Grupo 1 de metais alcalinos e elementos de alto campo de força (high-field-strength elements, HFSE) da tabela periódica.
Os trabalhos realizados por Trueman e Cerny (1982) descrevem várias correlações usadas para diferenciar pegmatitas que contêm metais raros de pegmatitas estéreis, incluindo a proporção de K/Rb, onde Rb substitui o K em micas e feldspato durante a cristalização tardia. Eles observaram que uma proporção de K/Rb de 160 indica um fracionamento crescente e proporções de 15 estão relacionadas a pegmatitas altamente fracionadas, muitas vezes apresentando mineralização de metais raros, principalmente Ta, Nb, Be, Cs e Li. Isto está ilustrado na Figura 2, que contém os dados de amostras de um depósito de pegmatita LCT no Sudoeste da Ásia, com boa concordância entre os dados laboratoriais e do XRF portátil dos principais elementos.
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Figura 2. Dados laboratoriais e do XRF portátil em pastas de laboratório de um depósito de pegmatita LCT mostrando uma excelente concordância entre (a) Rb no laboratório e Rb no XRF portátil; (b) Sn no laboratório e Sn no XRF portátil; (c) Li e Rb no laboratório; (d) Li no laboratório e Rb no XRF portátil; (e) Li no laboratório e K no XRF portátil; e (f) Li no laboratório e K/Rb no XRF portátil. Dados cedidos pelo Argo Metals Group de um projeto de pegmatitas LCT no Sudoeste da Ásia.
Também deve-se observar que, devido à natureza granular extremamente grossa das pegmatitas, uma boa preparação e apresentação das amostras é fundamental para a obtenção de resultados confiáveis. Com isto em mente, o XRF portátil pode ser usado para:
- Identificar e avaliar da fertilidade da rocha mãe granítica em relação à presença potencial de pegmatitas LCT. Os granitos férteis apresentam quantidades elevadas de Rb, Cs, Sn e Ta além de proporções menores de K/Rb do que os granitos típicos.
- Diferenciar as pegmatitas que contêm metais raros das pegmatitas estéreis, pegmatitas mais comuns com composição granítica, e para diferenciar pegmatitas LCT de pegmatitas NYF.
- Substituir uma série de lítio, onde existe uma forte correlação com elementos farejadores (principalmente Rb) e foi determinado por um levantamento detalhado de orientação com dados laboratoriais de qualidade satisfatória (mostrado na Figura 2).
- Analisar diretamente o afloramento, amostras de solo da superfície e perfurações. Especialmente o Sn, Sb e As podem ser usados de forma eficaz para mapear as anomalias das superfícies em que Li, Cs, K e Rb foram mobilizados e/ou esgotados.
- Analisar a composição química de rocha total (Mg, Al, Si, K, Ca e Fe) e oligoelementos imóveis (como Ti e Zr) para litogeoquímica para determinar a estratigrafia de depósitos, alteração e o zoneamento de pegmatitas.
