Étude pétrologique et cristallochimique du kaolin de la rivière Capim - Pará, Brésil

Petrologic and crystallochemistry study of the kaolin of the river Capim

• Auteur / Autrice : Daniel José Lima de Sousa
• Direction : Jacques Yvon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences. Sciences des matériaux et matières premières
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cristallochimie

Pétrologie

Amazonie

Brésil

Kaolin

Résumé

Le District kaolinitique du Rio Capim, localisé dans le nord du Brésil, dans la région Amazonienne, constitue un des plus importants dépôts de kaolin du monde. Connu par sa blancheur élevée, ses applications concernent l'industrie de papier. Le kaolin s'est développé à partir des sédiments cre��tacés argilo-gréseux de la Formation Ipixuna où un intense processus latéritique ont eu lieu dés le Mesozoic au le Cenozoic. Le but de ce travail est de traœr l'évolution des faciès du kaolin du Rio Capim en considérant les aspects macro-morphologiques, minéralogiques, micro-morphologiques, texturaux cristallochimiques et chimiques. Ces études ont été réalisées sur les profils levés aux fronts de tailles de l'exploitation à ciel ouvert de la Société Imerys Rio Capim Caulim (IRCC) et les matériaux ont été analysées par chimie (ICP-MS, ICP- EAS), diffraction des rayons-X, analyses thermiques et gravi métrique (A TD-A TG), microscopie optique, microscopie électronique à balayage (MEB-EDS) et à transmission (MET -EDS), des analyses texturales par volumétrie d'adsorption d'azote, granulométrie par diffusion laser, des mesures de la capacité d'échange cationique cationique (CEC), spectroscopies UV visible, spectroscopie infrarouge (IR), spectroscopie Mossbauer. L'ensemble des données a été repris dans une étude statistiques par analyse en composantes principales (ACP) et enfin, des datations de monocristaux de zircons ont été effectuées par la méthode Pb-Pb. Six faciès ont été définis (faciès grès, faciès soft, faciès de transition inférieur, faciès ferrugineux, faciès de transition supérieure, faciès flint) et reliés aux différentes étapes du processus supergénène. Les faciès des transitions et ferrugineux sont les témoins d'un processus de ferruginisation qui a engendré la formation d'une épaisse cuirasse sur le faciès soft. Le faciès soft a été formé à partir du sédiment grès- argileux de la Formation Ipixuna (faciès grés). Le processus de ferruginisation a été suivi d'un processus de déferruginisation à l'origine de la différenciation. La même assemblage de minéraux denses dans les différents faciès montre que les sédiments ont une origine commune. Cette constatations a été corroboré par les études de provenanœs effectués sur les zircons des faciès flint et soft par la méthode de vaporisation Pb- Pb.

The Capim Kaolinic District, located in the eastem Brazilian Amazon, constitutes one of the most important kaolin deposits in the world. Known for its high whiteness, its noble application is in the paper industry. The kaolin developed at the expense of Cretaceous sandy-clayey sediments of the Ipixuna Formation, on which intense lateritic processes took place from the Mesozoic to the Cenozoic. This work aims at tracing the evolution of the Capim kaolin faciès, taking into consideration macromorphological, mineralogical, micromorphological, textural, chrystallo-chemical and geochemical studies. These studies, based on the description of profiles in the exploration fronts of the open pit of the Imerys Rio Capim Caulim mine (IRCC), encompassed X-ray diffraction analysis (XRD), differential and gravimetric thermal analysis (DTA-GTA) , optical analysis of thin sections, chemical analysis, scanning (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), both equipped with an energy dispersive X-ray detector (EDS), porosity and surface specific determinations, cationic exchange capacity (CEC) measurements, UV-visible determination, infrared and Mossbauer spectroscopies, statistical analysis and the Pb-Pb isotopic analysis using single zircon vaporization. Six facies (sand kaolin, soft kaolin, lower transition facies, ferruginous crust, upper transition facies and flint kaolin) are defined and related to different stages of the supergenic proœss. The transition facies and the ferruginous crust represent relicts of a ferruginization process that led to the formation of a thick ferruginous duricrust on the soft kaolin, which in turn evolved from sandy-clayey sediments of the Ipixuna Formation (sand facies). A subsequent deferruginization event caused the degradation of the duricrust, resulting in the flint kaolin facies. The chemical analyses corroborate to the lateritic processes, characterized by the ferruginization and deferruginization mechanisms that led to the distinction of the different facies. Even if ferruginization and deferruginization mechanisms led to the individualization of different Capim River kaolin facies, the sa me heavy mineraI assembly persists in ail facies, evidencing that these minerais originated from the same basal sediments. Provenance studies carried out on the soft and flint faciès allowed to trace the possible sources of sediments that host the ore. The Pb-Pb vaporization method was applied to four predominant morphologic classes of detrital zircons and the ages obtained were compared to the main age intervals of the rocks surrounding the Capim Kaolin District (CKD). Four major plateau ages (2. 15,2. 02,1. 87 and 1. 51 Ga) were defined for both soft and flint facies, indicating a common source for the kaolin.