Geoquímica das Rochas Metaultramáficas

As rochas metaultramáficas têm uma grande importância no presente estudo, visto serem a principal fonte de Cr, que é o elemento cromóforo responsável pela tonalidade verde-grama do berilo. Essas rochas constituem as principais hospedeiras dos cristais de esmeralda.

Dentre as rochas metaultramáficas podem-se separar quatro tipos petrográficos. Flogopita xisto e anfibólio-flogopita xisto são os mais freqüentes portadores de esmeralda. Anfibólio-clorita xisto (não analisado quimicamente) e anfibólio xisto são rochas esverdeadas que ocorrem subordinadamente na mina da Rocha Mineração, mas que hospedam cristais de esmeralda na região do garimpo de Capoeirana, onde ocorrem com maior abundância.

As rochas analisadas mostram uma excelente correlação química com rochas metaultramáficas de afinidade komatiítica (Fig. 4.2). Exceção deve ser feita para a amostra PI-3E, que destoa das demais por apresentar uma afinidade com basaltos de elevado Mg.

Figura 4.2 – Diagrama binário de classificação das rochas ultramáficas segundo Pearce (1982) à esquerda e de comparação entre os teores elevados de Cr x MgO para as metaultramáficas.

A correlação dos elementos maiores com o MgO, que é considerado como um índice de diferenciação para rochas ígneas, tende a ser negativa, conforme observado também por Machado (1998) para rochas das jazidas de Capoeirana e Belmont. A Figura 4.3 mostra a correlação para os óxidos de Si, Al, Fe e Na, onde também foram delineados, para comparação, os campos onde se concentram os resultados das análises de Machado (1998). A correlação com o K foi plotada na Figura 4.4.

Os elevados teores de Cr e o MgO dos xistos ultramáficos, quando comparados aos demais litotipos da região (Fig. 4.2), reforçam seu caráter ortoderivado.

Figura 4.3 – Diagramas binários de correlação entre óxidos selecionados e MgO para as rochas metaultramáficas. As áreas delineadas correspondem aos campos onde se concentram os dados de Machado (1998) para rochas metaultramáficas de Belmont e Capoeirana.

A variação dos elementos maiores em função do K2O (Fig. 4.4) pode indicar a atuação de processos metassomáticos relacionados à flogopitização. Nesse sentido, observa-se que o aumento de potássio se dá em valores relativamente constantes de ferro e magnésio, o que contrasta com a correlação fortemente negativa que esse elemento tem com o cálcio. Esta tendência pode significar que ferro e magnésio não foram retirados do sistema durante o processo metassomatismo, possivelmente por entrarem na composição da própria biotita.

É interessante notar a tendência de separação entre os xistos com e sem anfibólio modal, principalmente com relação aos teores de K2O, que possibilita a interpretação de que os xistos com anfibólio constituem membros mais primitivos, isto é, menos metassomatizados. Uma alternativa seria que estas rochas já seriam composicionalmente diferentes mesmo antes do metamorfismo metassomático.

Contribuições às Ciências da Terra – Série M, vol. 47, 130p.

Figura 4.4 – Diagramas binários de correlação entre óxidos diversos e K2O para as rochas metaultramáficas. Os campos demarcados correspondem aos resultados de Machado (1998) para Belmont e Capoeirana.

Os elementos menores e traços (Ba, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Th, Pb, Ga, Zn, Cu, Ni, V, Cr, Hf, Cs, Sc, Ta, Co, Li, Be, U, W, Sn e Mo) foram correlacionados ao potássio para investigar se o aumento do K, considerado como resultante do metassomatismo, se reflete na variação de algum destes elementos. Constatou-se a inexistência de correlação coerente entre o K e a maioria desses elementos. Na Figura 4.5 são apresentados os diagramas para Rb e Zn, que são os únicos a mostrar uma correlação positiva com K. É notável a distinção entre os xistos com e sem anfibólio no diagrama de Rb.

Apesar da dispersão, optou-se por apresentar também o Be na Figura 4.5, devido à importância deste elemento na geração da esmeralda. Verifica-se que os teores de Be não ultrapassaram 80ppm em nenhuma amostra, sendo surpreendentemente maior na amostra PI-5C – portadora da variedade de titanita rica em Al denominada grothita – que mostra teor de Be superior mesmo ao dos flogopita xisto retirados no contato com cristais de esmeralda (PI-17NE e PI-649).

Apesar de os teores de Be serem relativamente baixos nos xistos ultramáficos verifica-se que esse elemento tende a ser mais elevado nos tipos sem anfibólio que nos portadores desse mineral. Como o Be não ocorre em protólitos ultramáficos é provável que esse elemento tenha sido introduzido pelo processo metassomático juntamente com o K. Dessa forma, as rochas portadoras de anfibólio devem representar os tipos mais primitivos, ou menos metassomatizados, enquanto que os flogopita xisto seriam os representantes mais evoluídos e provavelmente mais ricos em Be.

Figura 4.5 – Diagramas binários de correlação entre elementos traço e K2O para as rochas metaultramáficas.

Nos diagramas de multi-elementos para as rochas metaultramáficas com e sem anfibólio normalizados pelo condrito observa-se uma anomalia negativa de Cr e Ni relativamente maior para os xistos com anfibólio em comparação com os flogopita xisto (Fig 4.6). Possivelmente isso pode demonstrar que os xistos com anfibólio podem não ser os equivalentes menos metassomatizados dos flogopita xistos os quais, por apresentarem teores de Cr mais altos, são mais semelhantes a ultramáficas ígneas do tipo peridotito. Ademais o padrão de distribuição dos dois tipos é muito semelhante, mostrando considerável enriquecimento em todos os elementos, com exeção de Pb e Sr, quando comparados ao condrito.

Contribuições às Ciências da Terra – Série M, vol. 47, 130p.

Figura 4.6 – Diagramas multielementares para as rochas metaultramáficas, normalizados pelo condrito de Nakamura (1977). Em vermelho: flogopita xisto sem anfibólio, em verde, flogopita xisto com anfibólio.

Para verificar se existem diferenças composicionais entre rochas contendo esmeralda e rochas sem esmeralda foram feitas análises químicas em duas amostras portadores da gema e duas amostras mais distantes (a pelo menos 10 cm) da esmeralda. Desta maneira, procurou-se avaliar se a composição química de rocha com esmeralda poderia ser utilizada como discriminante na prospecção desta gema em outros locais.

Verifica-se que o elemento Cu foi o único que mostrou um padrão coerente de diferenciação em relação à proximidade com o cristal de esmeralda (Fig. 4.7), além disso, observa-se uma sensível anomalia negativa do elemento Eu mais pronunciada nas rochas próximas aos cristais de esmeralda (Fig. 4.7).

Figura 4.7 – Diagramas de ETR para flogopita xistos no contato e a 10cm de cristais de esmeralda normalizados pelo condrito de Nakamura (1977). A última figura mostra o enriquecimento relativo em Cu nas rochas próximas ao contato com a esmeralda. Amostras provenientes da mina subterrânea da Piteiras, onde PI-17NE é representada pelos triângulos preenchidos e a amostra PI-649 pelos triângulos vazios.

Em análise final observa-se que o padrão de distribuição dos elementos terras raras (ETR) é muito distinto entre os flogopita xisto com e sem cristais de anfibólio (Fig. 4.8). As principais diferenças são a maior concentração relativa desses elementos como um todo e a ausência da anomalia de Eu observados em algumas amostras com anfibólio.

Além disso, percebe-se um padrão mais homogêneo das curvas para os ETR leves nos flogopita xistos sem anfibólio (Fig. 4.8).

Contribuições às Ciências da Terra – Série M, vol. 47, 130p.

Figura 4.8 – Diagramas de ETR para flogopita xistos com anfibólio (à esquerda) e sem anfibólio (à direita), normalizados pelo condrito de Nakamura (1977).