menores conteúdos de FeO. O comportamento da clorita B2 é semelhante ao das cloritas do grupo A - o aumento em MgO é acompanhado por diminuição em FeO -, enquanto na clorita BI os teores de FeO são praticamente constantes para variações na quantidade de MgO. Do lado oposto do gráfico situam-se as cloritas do grupo C. As cloritas da amostra SE II. 1.4 possuem FeO próximo de 32% e 5% de MgO. Apesar de não haver grande variação, elas tendem a apresentar correlação negativa entre FeO e MgO. As cloritas SE II.1.3 são mais empobrecidas em FeO e possuem valores de MgO mais elevados, próximos de 7%. Seguindo essa tendência, as cloritas da amostra SE II.1.2 contêm maiores teores de MgO (12%) e menor quantidade de FeO (27%).
Figura 3.22 - Diagrama MgO x FeO, utilizado para distinguir os diferentes grupos de clorita identificados em Serrinha.
Figura 3.23 - Diagrama MgO x MnO, utilizado para
distinguir os diferentes grupos de clorita identificados em Serrinha.
Na amostra SE II. 1.2, de granito pouco hidrotermalizado, observa-se o estágio inicial da cloritização de biotita, existindo ainda biotita semi-preservada. Conseqüentemente, muitas análises de clorita apresentam teores elevados de K2O e empobrecimento em FeO, mantendo- se os teores de MgO, o que causa o deslocamento vertical dos seus respectivos pontos no gráfico MgO x FeO. Comportamento semelhante têm as cloritas da amostra SE II. 1.3, apesar de não serem mais observados restos de biotita nessa amostra.
Em diagramas SiO2 - MgO, SiO2 - FeO, SiO2 - MnO e SiO2 - A12O3 para cloritas da área II.1 plotadas juntamente com dados da biotita da amostra SE II. 1.2, pode observar-se a evolução química daquele mineral. Uma clara relação exponencial existe entre SiO2 e FeO e SiO2 e MnO. Nos diagramas SiO2 - MnO (figura 3.24a e b), observa-se diminuição inicial de
Capítulo III-Alteração hidrotermal - minerais metassomáticos 132
Si02 na biotita e na biotita cloritizada (clorita com teores elevados de K2O), com pouca variação de MnO, seguida de diminuição de SiO2 e aumento de MnO, com dispersão dos dados de SE II.1.2.2 e SE II.1.3, finalizando com SE II.1.4, onde há aumento mais acentuado de MnO para pequena diminuição de SiO2. No diagrama SiO2-MnO em escala logarítimica (figura 3.24b), os dados descrevem uma reta de inclinação negativa.
Figura 3.24 - Comportamento das cloritas dos grupos A (SE II.1.2) e С (SE II.1.3 e SE II.1.4) durante a evolução da alteração hidrotermal na área II. 1 e comparação com a biotita do granito SE II. 1.2.
Capítulo III-Alteração hidrotermal - minerais metassomáticos 133
Nos diagramas SiO2 - FeO (figura 3.24c e d), o espalhamento de pontos é muito pequeno. A biotita praticamente não apresenta variações nos teores de FeO e SiO2. Para as demais amostras, existe aumento progressivo de FeO com a diminuição de SiO2. Com a evolução do hidrotermalismo, o aumento de FeO é mais acentuado, resultando em maior inclinação da curva na figura 3.24c para as cloritas mais ricas em FeO (SE II. 1.4). No mesmo diagrama em escala logarítimica (figura 3.24d), há perfeito alinhamento dos pontos, apenas com pequeno deslocamento da biotita.
Em relação à variação em Al2O3, grande diminuição em SiO2 é acompanhada por um pequeno aumento em Al2O3, que é ainda menor nas cloritas mais evoluídas (anexo 3).
O diagrama SiO2 - MgO (figura 3.24e) evidencia duas linhas de evolução para as cloritas da área II.1.A transformação da biotita SE II.1.2 em clorita processa-se com pequeno enriquecimento em MgO e significativa diminuição de SiO2. A segunda linha de evolução é seguida pelas cloritas mais evoluídas (amostras SE II.1.3 e SE II. 1.4), em que expressiva diminuição em SiO2 é acompanhada por diminuição menos acentuada em MgO. Esses comportamentos distintos podem estar indicando a evolução de cloritas formadas pela desestabilização de biotita (linha 1) em oposição às cloritas neoformadas (linha 2). Comportamento distinto também é observado no diagrama MnO - MgO (figura 3.24f), onde o aumento em MnO da biotita para a clorita gerada pela sua desestabilização é acompanhado de aumento em MgO, enquanto o aumento mais acentuado de MnO das cloritas neoformadas (SE II. 1.3 e SE II. 1.4) associa-se à diminuição no conteúdo de MgO.
4.4.2 - Nomenclatura
Devido à variedade de substituições químicas que ocorrem na estrutura da clorita, diferentes esquemas de classificação têm sido propostos na literatura, os mais significativos sendo os trabalhos de Hey (1954); Foster (1962); Bayliss (1975); Bailey (1980) e Bailey (1988).
No presente trabalho será adotada a classificação de cloritas recomendada pelo Comitê de Nomenclatura da AIPEA (Bailey, 1980; 1988), com adjetivos modificadores de Schaller (1930), conforme proposta de Bailey (1980).
As cloritas pertencentes aos grupos А, В e С são trioctaédricas, com as seguintes fórmulas químicas médias:
Capitulo III- Alteração hidrotermal - minerais metassomáticos 134
Grupo B: (Mg3,5Al1,3Fe0,9Mn0,04) (Si3Al) O10 (OH)8; Grapo C: (Fe2,9AI1,4MgMn0,4) (Si2,8Al1,2) O10 (OH)8.
De acordo com a classificação de Bayliss (1975), ratificada por Bailey (1980; 1988), a clorita que compreende o grupo A é intermediária entre chamosita [(Fe5Al) (Si3Al) О10 (OH)8]
e clinocloro [(Mg5Al) (Si3Al) О10 (OH)8], a clorita SE 1.3.1, pertencente ao grupo B, é definida
como clinocloro, enquanto as cloritas do grapo С são denominadas chamosita. Em um diagrama ternário Fe(t) - Mg - Mn (figura 3.25), pode observar-se com mais clareza as variações composicionais das populações de clorita estudadas. Enquanto as cloritas dos grupos В e С restringem-se respectivamente aos campos do clinocloro e da chamosita, as do grupo A ocupam os dois campos.
Com base na relação Mn/(Mn+Mg), utilizada por Schreyer et al. (1986) para distinguir cloritas ricas em Mg daquelas ricas em Mn, ignorando seu conteúdo de Fe, a clorita de SE II.1.4, com razão Mn/(Mn+Mg) entre 0,3 e 0,5, pode ser classificada como clinocloro com manganês, enquanto as demais cloritas, cuja razão é inferior a 0,3, situam-se no campo do clinocloro. Com o objetivo de ressaltar o elevado conteúdo de manganês nas cloritas do grupo C, especialmente das mais evoluídas, será utilizado o termo mangano-chamosita para designá- las.
4.4.3 - Soluções sólidas
As composições químicas das cloritas estudadas apresentam significativas variações composicionais, o que faz com que suas fórmulas químicas apresentem desvios em relação à fórmula representativa de cada grupo. Essas variações composicionais devem-se à existência de soluções sólidas e explicam a ausência de estequiometria na estrutura da clorita (Foster,
1962; Walshe, 1986).
Uma completa série de substituição iônica é observada entre Fe2+ e Mg2+ nas cloritas dos grupos А, В e С (figura 3.24). As cloritas com teores elevados de K2O desviam-se da reta de
inclinação 1 obtida e tendem a posicionar-se em uma reta de maior inclinação. Para as cloritas do grupo B1, pobres em ferro, algumas análises apresentam variação de Mg enquanto Fe2+ permanece praticamente constante (figura 3.26).
Conforme salientou Foster (1962), a substituição de Fe2+ por Mg2+ é muito comum em cloritas e envolve apenas as camadas octaédricas, não causando alterações nas cargas das camadas.
Capítulo III - Alteração hidrotermal - minerais metassomáticos 135
O gráfico A1VI- R2+ (figura 3.27) demonstra haver substituição envolvendo Al e cátions divalentes no sítio octaédrico em todos os tipos de clorita analisados, provavelmente de acordo com a seguinte equação de substituição:
(1) SiIV + R2+(VI) AlIV+AlVI.
Figura 3.25 -Classificação das cloritas dos grupos A,
В e C em um diagrama ternário Fe(t)-Mn-Mg. II.1.2), В e С (SE II.1.3 e SE II.1.4) mostrando Figura 3.26 - Cloritas dos grupos A (inclui SE haver solução sólida entre Fe2+ e Mg.
Foster (1962) definiu a série do substituição iônica Mg^Si^ Al^Af, à qual De Caritat et al. (1993) referiram-se como substituição Tschemark, que envolve as camadas tetraédrica e octaédrica e causa modificações nas cargas das camadas.
A equação que define a relação de substuição entre Al e cátions divalentes no sítio octaédrico das cloritas de Serrinha, R2+ = -1,88A1VI + 7,04 (R2+=0,82), prevê uma razão diferente de 1:1 entre R2+ e A1VI, o que implica a existência de outro mecanismo de substituição no mineral estudado. A figura 3.28 sugere haver correlação positiva entre [ ]VI e A1VI, apesar da grande dispersão dos pontos. Essa relação de associação ocorre provavelmente para compensar a substituição de A1VI por cátions divalentes no sítio ocataédrico, conforme equação proposta por Walshe (1986) e De Caritat (1993):
(2). 3(M2+)VI 2A1VI + [ ]VI
A reação (2) pode explicar o fato de a substituição entre R2+ e A1VI nas cloritas de Serrinha desviar-se da razão 1:1 prevista pela equação (1).
O excesso de Al octaédrico sobre Al tetraédrico também ocasiona modificações estequiométricas para neutralizar a estrutura da clorita. De acordo com Foster (1962), quando A1VI>A1IV, o excesso de R3+ sobre A1IV deve ser interpretado como tendo substituído a soma
Capítulo III - Alteração hidrotermal - minerais metassomáticos 136
dos cátions divalentes (R2+) na proporção 2:3. No Depósito Serrinha, as cloritas estudadas possuem ótima correlação negativa entre R2+ e excesso de R3+, coerente com a interpretação de Foster (1962). Entretanto, a relação obtida, R3+ em excesso = -0,895R2+ + 4,24 (R2=0,92), apresenta razão de substituição igual a 2,69:3.
Figura 3.27 - Correlação negativa entre AlVI - R2+
para os três grupos de clorita de Serrinha: A (inclui SE II.1.2), В (B1 e B2)e C (SE II.1.3 e SEII.1.4).
Figura 3.28 - Relação entre []VI e AlVI para os três
grupos de clorita estudados.
4.4.4 - Geotermômetro da clorita
A clorita é um mineral não-estequeométrico, com grande variação composicional, encontrado em uma diversidade de rochas e de ambientes geológicos. Conseqüentemente, tem o potencial de registrar importantes informações acerca das condições físico-químicas em que foi formada, tornando-se um geotermômetro em potencial.
Segundo De Caritat et ai (1993) e Catheüneau (1988), o aumento da profundidade de soterramento, do grau metamórfico ou da alteração hidrotermal da rocha tem o efeito de diminuir SiIV, A1VI e [ ]VI e aumentar AlIV, (Fe + Mg) e VI da estrutura da clorita.
Cathelineau & Nieva (1985) e Cathelineau (1988) obtiveram correlação positiva entre Al e T de cloritas do sistema hidrotermal Los Azufres (México), o que os possibilitou propor a utilização do Al da clorita como geotermômetro, de acordo com a seguinte equação:
(3). T(°C) = - 61,92 +321,98AlIV
Cathelineau (1988) sugeriu que a equação (3) pode ser usada como um geotermômetro de aplicação geral em ambientes diagenéticos, hidrotermais e metamórficos. A aplicação do geotermômetro da clorita em diferentes ambientes tem-se mostrado satisfatória (Bevins et ai.,
Capítulo III - Alteração hidrotermal - minerais metassomáticos 137
1991; Árkai & Ghabrial, 1997), apesar de existirem críticas e propostas de modificações da equação 3 (p.ex. De Caritat et al., 1993). Não obstante, existe consenso de que o método de Cathelineau (1988) pode ser aplicado com cautela como termômetro semi-quantitativo, somente em combinação com outros métodos.
O Geotermômetro de Cathelineau (1988) foi aplicado nas cloritas de Serrinha como mais uma ferramenta para distinguir os diferentes tipos de clorita observados e para estimar a temperatura de formação das rochas hidrotermais. Os resultados obtidos encontram-se no anexo 3 e serão comparados no capítulo IV com dados microtermométricos de inclusões fluidas de quartzo considerado em equilíbrio com clorita. Os diferentes grupos de clorita apresentaram faixas diferentes de temperatura, resumidas na tabela 3.5.
Em conformidade com as observações de Cathelineau (1988), algumas análises de cloritas formadas a partir de biotita contêm K2O herdado da biotita, fornecendo valores anômalos de T, não considerados na tabela 3.5.
Os maiores valores de temperatura foram obtidos para a clorita SE II. 1.4, do grupo С (tabela 3.5). Os valores de temperatura calculados para as cloritas da amostra SE II. 1.3 (grupo C) situam-se dentro do intervalo obtido para as cloritas do grupo A. As cloritas do grupo В possuem uma larga faixa de valores de temperatura, sendo sua temperatura mais baixa (214°C) inferior às calculadas para as demais cloritas.
Tabela 3.5 - Dados estimados de temperatura para fácies hidrotermalizados calculados pelo geotermômetro de Cathelineau (1988).
• Grupo Amostra • A • В • С SE II.1.3 SE II.1.4 Temperatura (°C) 228 - 370 214-334 289 - 334 347 - 386 T média (°C) 312 288 313 369 T modal (°C) 292 286 313 379 do Granito Matupá, 4.5 - TITANITA
O Granito Matupá pouco hidrotermalizado situado fora das zonas mineralizadas do Depósito de Serrinha contém dois tipos de titanita: primária, como mineral acessório, e
Capitulo III - Alteração hidrotermal - minerais metassomáticos 138