GEOQUÍMICA E GEOCRONOLOGIA U/Pb EM MONAZITA
FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
Reitor
Profª. Cláudia Aparecida Marliére de Lima
Vice-Reitor
Prof. Hermínio Arias Nalini Júnior
Pró-Reitor de Pesquisa e Pós-Graduação
Prof. Sérgio Francisco de Aquino
ESCOLA DE MINAS
Diretor
Prof. Issamu Endo
Vice-Diretor
Prof. José Geraldo Arantes de Azevedo Brito
DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA
Chefe
CONTRIBUIÇÕES ÀS CIÊNCIAS DA TERRA – VOL. 378
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
GEOQUÍMICA E GEOCRONOLOGIA U/Pb EM MONAZITA DOS
PEGMATITOS NO SUL DO ESPÍRITO SANTO
Flávia Compassi da Costa
Orientador
Dr. Ricardo Augusto Scholz Cipriano
Co-orientador
Dr. Rodson de Abreu Marques (DEGEO – UFES)
Defesa de projeto apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais do Departamento de Geologia da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto
como requisito parcial à obtenção do Título de Mestre Ciência Naturais, Área de Concentração: Tectônica, Petrogênese e Recursos Minerais.
OURO PRETO
Departamento de Geologia - http://www.degeo.ufop.br/
Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais Campus Morro do Cruzeiro s/nº - Bauxita
35.400-000 Ouro Preto, Minas Gerais
Tel. (31) 3559-1600, Fax: (31) 3559-1606 e-mail: pgrad@degeo.ufop.br
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Nenhuma parte desta publicação poderá ser gravada, armazenada em sistemas eletrônicos, fotocopiada ou reproduzida por meios mecânicos ou eletrônicos ou utilizada sem a observância das normas de direito autoral.
Catalogação: www.sisbin.ufop.br
C837g Costa, Flavia Compassi da.
Geoquímica e geocronologia U/Pb em monazita dos pegmatitos no sul do Espírito Santo [manuscrito] / Flavia Compassi da Costa. - 2018.
81f.: il.: color; grafs; tabs; mapas. (M)
Orientador: Prof. Dr. Ricardo Augusto Scholz Cipriano. Coorientador: Prof. Dr. Rodson de Abreu Marques.
Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de Minas. Departamento de Geologia. Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais.
Área de Concentração: Tectônica, Petrogênese e Recursos Minerais - TPRM. 1. Pegmatitos. 2. Geoquímica. 3. Geocronologia. I. Cipriano, Ricardo Augusto Scholz. II. Marques, Rodson de Abreu. III. Universidade Federal de Ouro Preto. IV. Titulo.
À minha família e amigos por todo apoio e incentivo.
Aos meus orientadores Ricardo Scholz e Rodson de Abreu Marques pela oportunidade, apoio, confiança e ensinamentos.
Aos docentes do Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais do Departamento de Geologia da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto, pelas contribuições.
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pela bolsa de mestrado e à Universidade Federal de Ouro Preto pelo ensino e oportunidade.
À FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais, pelo apoio financeiro concedido através do Projeto de Pesquisa APQ-01448-15 Desenvolvimento de padrões para geocronologia pelo método U/Pb para Laser Ablation Coupled Plasma Mass Spectrometry (LA-ICP-MS).
Ao Laboratório de Microanálises do DEGEO/EM - Laboratório integrante da RMIc, Rede de Microscopia e Microanálises de Minas Gerais - FAPEMIG, pelos dados químicos gerados.
Ao Laboratório de Geoquímica Isotópica (LOPAG) do DEGEO/EM, pelos dados químicos e geocronológicos gerados.
AGRADECIMENTOS ... VII SUMÁRIO ... IX LISTA DE ILUSTRAÇÕES ... XI LISTA DE TABELAS ... XIII RESUMO ... XV ABSTRACT ... XVII
CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO ... 1
1.1. APRESENTAÇÃO... 1
1.2. LOCALIZAÇÃO E VIAS DE ACESSO ... 2
1.3. OBJETIVOS ... 5 1.4. METODOLOGIA... 5 1.4.1. Levantamento Bibliográfico ... 5 1.4.2. Trabalho de Campo ... 5 1.4.3. Preparação de Amostras ... 6 1.4.4. Caracterização Petrográfica ... 6 1.4.5. Caracterização Química ... 6
Imageamento backscattered electrons (BSE) ... 6
Microssonda Eletrônica... 7
Ablação a laser - Espectrometria de massa acoplada indutivamente do tipo Quadrupolo (LA-Q-ICP-MS) ... 11
Ablação a laser - Espectrometria de massa acoplada indutivamente do tipo Sector Field (LA-SF-ICP-MS) ... 11
1.4.6. Elaboração da Dissertação/Artigo Científico ... 11
CAPÍTULO 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 13
2.1. PEGMATITOS ... 13
2.1.1. Classificação de pegmatitos ... 13
Corpos Pegmatíticos: Forma, Dimensões, Atitude ... 13
Mineralogia e Estrutura Interna ... 14
Composição Mineralógica Global ... 15
Anatomia Interna do Corpos Pegmatíticos ... 15
Mineralogia ... 17
Geoquímica ... 18
2.1.2. Gênese ... 20
2.2. PROVÍNCIA PEGMATITICA ORIENTAL DO BRASIL ... 21
2.3.4. Turmalinas ... 27
2.4. GEOCRONOLOGIA ... 28
CAPÍTULO 3 CONTEXTO GEOLÓGICO ... 29
3.1. ORÓGENO ARAÇUAÍ ... 29
3.1.1. Contexto Geológico do Pegmatito São Domingos (SD) ... 31
3.1.2. Contexto Geológico do Pegmatito Fazenda Concórdia (FC) ... 32
CAPÍTULO 4 ... 40
GEOQUÍMICA MIMERAL E GEOCRONOLOGIA U/PB EM MONAZITAS DOS PEGMATITOS DO SUL DO ES ... 40
4.1 INTRODUÇÃO ... 41
4.2 CONTEXTO GEOLÓGICO ... 43
4.3 PROVÍNCIA PEGMATÍTICA ORIENTAL DO BRASIL ... 45
4.4 METODOLOGIA ... 45
4.4.1. Imageamento backscattered electrons (bse) ... 46
4.4.2. Microssonda Eletrônica ... 46
4.4.3. Ablação a Laser - Espectrometria de Massa Acoplada Indutivamente do Tipo Quadrupolo (LA-Q-ICP-MS) ... 46
4.4.4. Ablação a Laser - Espectrometria de Massa Acoplada Indutivamente do Tipo Sector Field (LA-SF-ICP-MS) ... 47
4.5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 47
4.5.1. Geoquímica do Feldspato ... 50
4.5.2. Geoquímica do Berilo ... 52
4.5.3. Geoquímica da Turmalina ... 55
4.5.4. Geoquímica das Micas ... 57
4.5.5. Geocronologia U-Pb ... 58 4.6 CONCLUSÃO ... 59 CAPÍTULO 5. CONCLUSÃO... 61 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 65 APÊNDICE ... 71 FICHA DE APROVAÇÃO ... 81
Figura 1. 1- Mapa com a localização dos registros de pegmatitos, o distrito pegmatítico Espírito
Santo, em verde (Pedrosa-Soares et al. 2011) e os campos pegmatíticos proposto por este trabalho, no estado do Espírito Santo, em preto, com os respectivos campos. ... 3
Figura 1. 2- Vias de acesso aos pegmatitos Fazenda Concórdia (FC) e São Domingos (SD), partindo
de Belo Horizonte ou Ouro Preto. ... 4
Figura 2. 1- Idealização generalizada de um pegmatito zonado, modificado de Camerom (1949). ... 17 Figura 2. 2- Mapa de localização da Província Pegmatítica Oriental do Brasil, reunindo os limites
propostos por Paiva 1946, Putzer 1976 e Schobbenhaus et al. 1981 e 1984, com a localização dos distrito pegmatíticos descritos por Pedrosa-Soares et al. (2011). ... 22
Figura 3. 1- Mapa tectônico do Orógeno Araçuaí (Heilbron et al. 2004). ... 30 Figura 3. 2- Localização dos maciços graníticos do Espírito Santo, sendo a área em vermelho o
enforque do referente trabalho (Meneses & Paradella 1978). ... 34
Figura 3. 3- Mapa geológico da área foco do estudo confeccionado no Projeto Mimoso do Sul,
modificado a partir de Souza (1981) (escala atual 1:100.000). ... 35
Figura 3. 4- Mapa Geológico do Complexo Intrusivo Mimoso do Sul (Ludka 1991; Ludka 1997;
Wiedemann et al. 1995; Campos et al. 2004). ... 37
Figura 3. 5- Mapa geológico (1:50.000) realizado por Bronze (2014). ... 38 Figura 4. 1- Província Pegmatítica Oriental (reunindo os limites propostos por Paiva 1946; Putzer
1976 e Schobbenhaus et al. 1984); os distritos pegmatíticos (Pedrosa-Soares et al. 2011); o distrito pegmatítico proposto por este trabalho, no estado do Espírito Santo; a localização dos registros de pegmatitos do ES. ... 42
Figura 4. 2- Contexto geológico da região estudada, em escala 1:150.000, localizada no extremo
sudeste da Província Pegmatítica Oriental do Brasil e na faixa Araçuaí, no sul do Espirito Santo (compilação dos dados do (Incaper, 2007) e folha Espirito Santo (Vieira & Menezes, 2015). ... 44
Figura 4. 3- Área de exposição do pegmatito São Domingos. A) Região de localização do pegmatito
dentro dos limites da fazenda São Domingos. B) Vista do pegmatito pela estrada de acesso. ... 48
Figura 4. 4- Área de exposição do pegmatito Fazenda Concórdia. A) zona do quartzo; B) Zoneamento
em uma parede do pegmatito, mostrando contato com a rocha encaixante (1), (2, 2A) Zona Intermediária, (3) Zona marginal; C) Área com intenso processo de caulinização. ... 49
Figura 4. 5- A) Diagrama Or:Ab:Na para classificação dos feldspatos proposto por Klein & Hurlbut
Jr. (2010) e isotermas de Deer et al. (2000) com os campos de estabilidade dos diferentes tipos de feldspatos. Área em cinza: não tem presença de feldspato; área em azul: feldspato estável em baixas temperaturas; área em roxo: feldspato estável em altas temperaturas. B) Distribuição de Rb x Ba nos feldspatos dos pegmatitos FC e SD. ... 50
Figura 4. 6- Análise dos feldspatos dos pegmatitos FC e SD. A) Diagrama K/Rb x Rb. B) Diagrama
K/Rb x Cs (Morteani & Gaupp 1989). ... 51
binário Li x Be. ... 54
Figura 4. 9- Mapa composicional da turmalina analisada. ... 55 Figura 4. 10- Diagrama para a turmalina analisada. A) Diagrama ternário Ca-Vac.(x)-(Na+K),
segundo a classificação de Hawthorne & Henry (1999). B) Diagrama ternário Fe2+-Mg-[Al(Y)+Li], em apfu para a turmalina analisada, conforme Dietrich (1985). C) Diagrama Ca/(Ca+Na)xFe/(Fe+Mg), em apfu, Williamsom et al. (2000). Vac.=vacância (x). ... 56
Figura 4. 11- A) Diagrama ternário flogopita-muscovita-anita para classificar as micas segundo Černý
& Burt (1984). B) Diagrama K/Rb x Rb. c) Diagrama K/Rb x Ba, de acordo com Černý &. Burt (1984). D) Diagrama K/Rb x Zn, Černý & Burt (1984). BCT (Tipo berilo-columbita); LT-MOZ (Tipo lepidolita-Moçambique); MSC (Tipo muscovita); LT-MNG (Tipo lepidolita-Mongólia); Anorogênico-MOZ (anorogênico-Moçambique); LT (Tipo lepidolita). ... 58
Tabela 1. 1- Padronização das análises de berilos, feldspatos e turmalina na microssonda eletrônica. .. 8 Tabela 1. 2- Padronização das análises de micas na microssonda eletrônica. ... 9 Tabela 1. 3- Padronização das análises das monazitas na microssonda eletrônica. ... 10 Tabela 2. 1- Associações mineralógicas encontradas nas zonas pegmatíticas, segundo Carmeron et al.
(1949). ... 18
Tabela 2. 2- Subdivisão Principal e Características das Cinco Classes de Pegmatitos Graníticos Černý
& Ercit (2005). ... 19
A área de estudo está inserida no contexto geotectônico do limite entre as faixas Ribeira e Araçuaí, dentro da Província Pegmatítica Oriental do Brasil, ao sul do Espírito Santo. O objetivo principal deste trabalho é o estudo dos pegmatitos, a partir de aspectos geoquímicos, para caracterizar a evolução desses corpos, sua potencialidade econômica e provável gênese. Analisou-se a mineralogia dos pegmatitos Fazenda Concórdia (FC) localizado no município de Mimoso do Sul e do pegmatito São Domingos (SD) localizado no município de Muqui. As técnicas analíticas empregadas foram microssonda eletrônica (para a composição química dos feldspato, muscovita, turmalina, berilo e monazita); LA-Q-ICP-MS (para a caracterização dos elementos traços dos minerais citados) e LA-SF-ICP-MS (para a obtenção das idades pela razão U/Pb, em grãos de monazita). O pegmatito Fazenda Concórdia apresenta zonalidade irregular com base no sistema de classificação de estruturas de proposto por Cameron et al. (1949), contém feldspato potássico, quartzo, muscovita, água-marinha, topázio e turmalina, não apresentam controle estrutural. O pegmatito São Domingos possui uma zonalidade menos evidente, quando observa-se uma zonação e compara-se com o pegmatito Fazenda Concórdia, e sua mineralogia é basicamente composta por feldspato potássico, quartzo e muscovita. Com base na geoquímica foi possível perceber que esses corpos apresentam um trend de evolução em que o pegmatito São Domingos é menos evoluído que o pegmatito Fazenda Concórdia e quando comparado com pegmatitos de outros distritos da Província Pegmatítica Oriental do Brasil fica evidente que estes corpos são das primeiras fases do processo de fracionamento do pegmatito. Com relação à datação de monazita, a idade foi de 610.0±4.2 Ma, podendo indicar que a monazita pode ser oriunda da rocha encaixante que foi incorporada ao pegmatito durante sua cristalização, ou este pegmatito seria de origem pré-colisional, o que explicaria o baixo grau de evolução desses pegmatitos.
The study area is inserted in the geotectonic context of the boundary between the Ribeira and Araçuaí belt, within the Eastern Pegmatitic Province of Brazil, south of Espírito Santo. The main objective of this work is the study of the pegmatites, from geochemical aspects, to characterize the evolution of these bodies, their economic potentiality and probable genesis. The mineralogy of the pegmatites Fazenda Concórdia (FC) located in the municipality of Mimoso do Sul and the pegmatite São Domingos (SD) located in the municipality of Muqui was analyzed. The analytical techniques employed were electron microprobe (for the chemical composition of feldspar, muscovite, tourmaline, beryl and monazite) LA-Q-ICP-MS (for the characterization of trace elements of the mentioned minerals) and LA-SF-ICP-MS (to obtain ages for U/Pb ratio in monazite grains). The pegmatite Fazenda Concórdia presents irregular zonality based on the classification system proposed by Cameron et al. (1949), contains potassium feldspar, quartz, muscovite, aquamarine, topaz and tourmaline, don’t present structural control. The São Domingos pegmatite has a less evident zonality, when one observes a zonation and compares with the pegmatite Fazenda Concordia and its mineralogy is composed of k-feldspar, quartz and muscovite. Based on geochemistry it was possible to perceive that these bodies present a trend of evolution in that the São Domingos pegmatite is less fractioned than the pegmatite Fazenda Concórdia and when compared to pegmatites from other districts of the Eastern Pegmatitic Province of Brazil it is evident that these bodies are the first stages of the pegmatite fractionation process.. In relation to the monazite dating, the age was 610.0 ± 4.2 Ma, indicating that monazite may originate from the nesting rock that was incorporated into the pegmatite during its crystallization, or this pegmatite would be of precollision origin, which would explain the low degree of evolution of these pegmatites.
CAPÍTULO 1.
INTRODUÇÃO
1.1. APRESENTAÇÃO
O Brasil representa uma importante fonte mundial de metais raros (ex. berílio, lítio e tântalo), que são explorados principalmente na Província Pegmatítica Oriental do Brasil (PPOB) (Correia Neves et al. 1986). Essa província localiza-se na região nordeste de Minas Gerais, Sul da Bahia, oeste do Espírito Santo e noroeste do Rio de Janeiro.
Uma das principais preocupações ao se descobrir um pegmatito, é saber se, além dos minerais essenciais, existem outros de importância econômica. Desta maneira, é fundamental um bom conhecimento das características geoquímicas dos minerais como as micas, turmalinas, feldspatos e berilos. As micas e feldspatos são um dos minerais mais importantes nos pegmatitos, devido a sua variabilidade química e ocorrência em diversas zonas dos pegmatitos. Com a geoquímica desses minerais é possível saber se o pegmatito possui mineralizações importantes, independentes de serem homogêneos, heterogêneos, simples e/ou complexos.
De acordo com Pedrosa-Soares et al. (2011) no Orógeno Araçuaí, a PPOB pode ser subdividida em onze distritos pegmatíticos: Araçuaí, Ataléia, Conselheiro Pena, Espera Feliz, Padre Paraíso, Pedra Azul, São José da Safira, Caratinga, Malacacheta, Santa Maria de Itabira e Espírito Santo.
Com relação ao distrito pegmatítico Espírito Santo, a garimpagem de pedras preciosas no estado do Espírito Santo é relatada como iniciada efetivamente em meados do século passado, com descobertas ao acaso de água-marinha, crisoberilo e quartzo hialino, entre outros, principalmente por agricultores avizinhados às ocorrências. O apogeu do garimpo ocorreu entre as décadas de 1960 e 1980, e foi declinando nos anos seguintes presumivelmente devido ao esgotamento do minério mais rico, subaflorante e de mais fácil extração. No início da década de 1990 a atividade garimpeira já era descrita como bastante reduzida, com vários garimpos abandonados ou explotados esporadicamente (Tuller 1993). Segundo registros históricos, o garimpo do Córrego Pratinha a sul da cidade de Pancas chegou a reunir mais de 2.000 garimpeiros na década de 1960, sendo o responsável pela descoberta das maiores pedras de água-marinha que se tem notícia no estado, como as gemas “Marta Rocha” com 25 kg encontrada na década de 1950, e “Xuxa”, extraída em 1988, pesando 20 kg (Vieira & Menezes 2015).
Embora o Espírito Santo possua um arcabouço geológico que é marcado por inúmeras intrusões graníticas, na literatura geológica do estado existem poucos registros de trabalhos sobre pegmatitos, o que ocorrem são relatos históricos e citações em trabalhos de mapeamento geológico efetuados pela CPRM na década de 90. Apesar do todo renome dessa província, o território capixaba carece de estudos no que diz respeito geologia dos pegmatitos.
Em relação ao estudo de pegmatitos, o estado do Espírito Santo (ES) ainda é defasado nesse tipo de conhecimento. Nesta dissertação são apresentados estudos geoquímicos de micas, feldspatos, turmalinas e berilos e a geocronologia U/Pb em monazita para poder conhecer melhor esses pegmatitos do sul do ES.
Na Figura 1.1 está representado o limite do distrito pegmatítico Espírito Santo (em vermelho), de acordo com Pedrosa-Soares et al. (2011) e o distrito pegmatítico Espírito Santo (em preto) proposto por este trabalho, sendo composto por três campos pegmatíticos, segundo Benitez et al. (2012). Ao norte do estado encontra-se o Campo Pegmatítico Norte que é centralizado na cidade de Pancas, que foi um importante produtor de água-marinha e crisoberilo. Na região central do estado encontra-se o Campo Central que inclui as regiões de Aracruz (importante depósito de escapolita) e Santa Tereza (diversas ocorrências de andaluzita e água-marinha) e no sul temos o Campo Sul que é caracterizado pela ocorrência de topázio e água-marinha, nas imediações de Mimoso do Sul, Muqui e Alegre. Os pegmatitos do estudo são o Pegmatito Fazenda Concórdia (FC) e o pegmatito São Domingos (SD), localizados no campo pegmatítico Sul, próximo as cidades de Mimoso do Sul.
1.2. LOCALIZAÇÃO E VIAS DE ACESSO
A área está localizada na região sudeste do Brasil, na porção sul do estado do Espírito Santo, próximo à divisa com o estado do Rio de Janeiro. Os pegmatitos estudados são o pegmatito Fazenda Concórdia (FC) e São Domingos (SD) que estão inseridos na Província Pegmatítica Oriental do Brasil (PPOB), no distrito pegmatítico Espírito Santo.
O acesso à área, a partir de Belo Horizonte até Ouro Preto via BR-356, seguindo pela MG-329 até a interseção com a BR-262 até Manhuaçu. No trevo de Reduto, região de Manhuaçu, acessar a MG-111 para Manhumirim e indo até Jerônimo Monteiro via BR-482. De Jerônimo Monteiro segue-se a ES-177 até Muqui e Mimoso do Sul. Partindo de Mimoso do Sul utiliza-se a ES-391 sentindo Santo Antônio de Muqui para acesso ao pegmatito SD e para São Pedro de Itabapoana para o pegmatito FC (Figura 1.2).
Figura 1. 1- Mapa com a localização dos registros de pegmatitos, o distrito pegmatítico Espírito Santo, em verde (Pedrosa-Soares et al. 2011) e os campos pegmatíticos proposto por este trabalho, no estado do Espírito Santo, em preto, com os respectivos campos.
Figura 1. 2- Vias de acesso aos pegmatitos Fazenda Concórdia (FC) e São Domingos (SD), partindo de Belo Horizonte ou Ouro Preto.
1.3. OBJETIVOS
O objetivo principal deste trabalho é apresentar um estudo dos pegmatitos Fazenda Concórdia (FC) e São Domingos (SD), no Sul do ES, a partir do estudo de geoquímica mineral (micas, feldspatos, turmalinas e berilos) e geocronologia U/Pb em monazitas. O foco principal está nos aspectos mineralógicos, geoquímicos e genéticos, para investigar a origem e a evolução desses corpos com sua provável gênese e sua potencialidade econômica.
Dentre os objetivos específicos, tem-se a caracterização química de micas, feldspatos, turmalinas e berilos a partir de concentrações de elementos maiores, menores e traços por meio de microssonda eletrônica e LA-Q-ICP-MS. Além disso, definir a idades de colocação desses corpos, a partir de análises em monazita utilizando a técnica U/Pb LA-SF-ICP-MS. E com isso poder avaliar seu potencial econômico.
1.4. METODOLOGIA
1.4.1. Levantamento Bibliográfico
Ao longo desta etapa, buscou-se obter informações sobre a geologia da área de estudo e seu entorno. Levantamento sobre a Província Pegmatítica Oriental e sobre os pegmatitos que se encontram inseridos nesta província. Além do levantamento bibliográfico no que se refere aos pegmatitos do Espírito Santo. Assim como trabalhos sobre interpretação geoquímica de micas, feldspatos, turmalinas e berilos.
Além de compilação de mapas para a confecção de um mapa de escala 1: 50.000 em ambiente de SIG (Sistema de Informação Geográfica), a fim de nortear a etapa de campo, ainda foi realizada a fotointerpretação de estradas, trilhas, afloramentos além da compilação de dados cartográficos de mapeamentos já realizados na região a partir de projetos supracitados, como as folhas Espírito Santo, Cachoeiro de Itapemirim e Mimoso do Sul.
Os aspectos relacionados a mineralogia, geoquímica mineral e contexto geológico encontram-se apreencontram-sentados nos Capítulos 2 e 3.
1.4.2. Trabalho de Campo
Foram realizados 4 dias de campo (14 a 17 de março de 2017), com participação dos professores Ricardo Augusto Scholz Cipriano (DEGEO/UFOP orientador), Rodson de Abreu Marques (DEGEO/UFES co-orientador) e Paulo Dias Ferreira Júnior (DEGEM/UFES) durante os quais houve a descrição petrográfica dos pegmatitos, avaliar as características físicas dos pegmatitos, como atitude,
Não foi possível coletar as amostras (berilo, turmalina) baseadas em seu zoneamento, estas foram coletadas na área de seleção do garimpos.
Após a etapa de campo, todas as amostras coletadas foram devidamente fotografadas e descritas, observando-se suas características mineralógicas, estruturais, texturais, para sua classificação petrográfica.
1.4.3. Preparação de Amostras
Foram selecionadas 12 cristais de feldspatos, 8 cristais de micas, 4 cristais de berilo, 1 cristal de turmalina e 3 cristais de monazita, considerando sua potencialidade para análises geoquímicas, ou seja, isentos de alterações.
Estes cristais foram agrupados em uma placa de acrílico coberta com fita dupla face com um molde plástico de 2,5 cm de diâmetro. Os cristais de micas, antes de serem colocados na placa, foram embebidos em resina, para evitar que suas folhas se soltasse durante o embutimento e polimento da pastilha. Após a colocação dos fragmentos de minerais nas pastilhas, é adicionado uma mistura de resina com endurecedor (marca Specifix), na proporção de 3:1 em volume, dentro do molde para finalizar a confecção das pastilhas. Posteriormente teve um tempo de espera de 24 a 48 horas para cura das pastilhas. Em seguida foram lixadas e polidas em uma politriz modelo D9 da marca Panambra com a utilização de pasta diamantada de 0,3 μm da marca Buëhler, de forma que o centro dos fragmentos ficassem expostos.
Para as análises de imageamento por elétrons retroespalhados e microssonda eletrônica as pastilhas foram metalizadas e recobertas com 250-300 Å de carbono. E para as análises no LA-ICP-MS, estas foram limpas com C3H6O (acetona) para a retirada da metalização e eliminar possíveis
superfícies de contaminação.
1.4.4. Caracterização Petrográfica
Esta etapa consistiu na descrição de lâminas delgadas polidas no Laboratório de Microscopia Ótica do DEGEO/UFOP. Foram realizadas 8 lâminas, que forão feitas nas amostras de granulação mais finas do pegmatito e da encaixante, a fim de se obter as informações mineralógico-texturais, para auxiliar as descrições macroscópicas.
1.4.5. Caracterização Química
Imageamento backscattered electrons (BSE)
Os fragmentos de monazita foram imageados para verificar suas variações composicionais internas, utilizando imageamento por elétrons retroespalhados (BSE - backscattered electrons) com um microscópio de varredura (MEV) modelo JEOL JSM 6510, que utiliza 20 kV de voltagem de
aceleração. As imagens foram geradas no Laboratório de Microscopia e Microanálises do DEGEO/EM – Laboratório integrante da RMIc, Rede de Microscopia e Microanálises de Minas Gerais – FAPEMIG, Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP).
Microssonda Eletrônica
A microssonda eletrônica constitui um método de análise pontual, não destrutivo e por isso muito utilizado, que permite a caracterização química tanto qualitativa quanto quantitativa. Além da geração de um grande número de análises em curto espaço de tempo.
Foram realizadas análises em monazitas, feldspatos, berilos, micas e turmalina por microssonda eletrônica para caracterização da composição química, através da determinação de elementos maiores e menores. Foi gerado o mapa composicional dos elementos Fe e Mn da turmalina. As análises foram realizadas no Laboratório de Microscopia e Microanálises do DEGEO/EM da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), utilizando uma microssonda da marca JEOL, modelo JXA-8230, através de espectrometria por dispersão de comprimento de onda (WDS).
As condições analíticas empregadas para análises de feldspatos, berilo, topázio e turmalina foram uma voltagem de aceleração de 15 kV, corrente do feixe de 20 nA e 5 μm de diâmetro do feixe. Para as micas foram voltagem de aceleração de 15 kV, e corrente do feixe de 20 nA e 2 μm de diâmetro do feixe. E para as monazitas: voltagem de aceleração de 20 kV, e corrente do feixe de 200 nA e 10 μm de diâmetro do feixe. Os dados foram regredidos utilizando a matriz comum de correção ZAF (Z = número atômico, A = probabilidade de absorção e F = fluorescência de raios X). Em nenhuma das espécies minerais foram medidos os valores de B, Li e H devido à limitação do método.
Para os procedimentos de calibração dos feldspatos, berilos e turmalina, os seguintes materiais foram utilizados: Na2O (Anortoclásio), F(CaF2), SiO2 (Quartzo), Al2O3 (Coríndon), MgO (Olivina),
BaO (BaSO4), FeO (Magnetita), Cl (Escapolita - Meionita), TiO2 (Rutilo), Cr2O3 (Cromita), SrO
(Estroncianita), CaO (Flúor-Apatita), K2O (Microclina), MnO (MnO2). Assim as análises de berilo
fecharam entre 82,8 a 99,2% em peso, turmalina 84,4 a 86,4% em peso, e feldspatos 96,5 a 102,1% em peso. Tabela 1.1 com as condições de padronização para as análises de feldspatos, berilos e turmalina.
Tabela 1. 1- Padronização das análises de berilos, feldspatos e turmalina na microssonda eletrônica.
Elemento Linha (Raio X)
Cristal no
espectrômetro Canal Padrão
Contagem de tempo (peaks/background) Na Kα TAPH 1 Anortoclásio 10/5 (s) F Kα TAPH 1 CaF2 10/5 (s) Si Kα TAP 2 Quartzo 10/5 (s) Al Kα TAP 2 Coríndon 10/5 (s) Mg Kα TAP 2 Olivina 10/5 (s) Ba Lα PETH 3 BaSO4 10/5 (s) Fe Kα LIFH 3 Magnetita 10/5 (s)
Cl Kα PETH 3 Escapolita - Meionita 30/15 (s)
Ti Kα PETJ 4 Rutilo 10/5 (s) Cr Kα LIF 4 Cromita 10/5 (s) Sr Lα PETJ 4 Estroncianita 10/5 (s) Ca Kα PETL 5 Flúor-Apatita 10/5 (s) K Kα PETL 5 Microclina 10/5 (s) Mn Kα LIFL 5 MnO2 10/5 (s)
Para os procedimentos de calibração das micas: Na2O (Anortoclásio), F(CaF2), SiO2
(Quartzo), Al2O3 (Coríndon), MgO (Olivine), BaO (BaSO4), ZnO (Gahnita), FeO (Magnetita), Cl
(Escapolita - Meionita), TiO2 (Rutilo), Cr2O3 (Cromita), SrO (Estroncianita), CaO (Flúor-Apatita),
K2O (Microclina), MnO (MnO2). Fechando em 91,3 a 95,5% em peso. Tabela 1.2 com as condições de
Tabela 1. 2- Padronização das análises de micas na microssonda eletrônica.
Elemento Linha (Raio X)
Cristal no
espectrômetro Canal Padrão
Contagem de tempo (peaks/background) Na Kα TAPH 1 Anortoclásio 10/5 (s) F Kα TAPH 1 CaF2 10/5 (s) Si Kα TAP 2 Quartzo 10/5 (s) Al Kα TAP 2 Coríndon 10/5 (s) Mg Kα TAP 2 Olivina 10/5 (s) Ba Lα PETH 3 BaSO4 10/5 (s) Zn Kα LIFH 3 Gahnita 10/5 (s) Fe Kα LIFH 3 Magnetita 10/5 (s)
Cl Kα PETH 3 Escapolita - Meionita 30/15 (s)
Cr Kα LIFH 3 Cromita 10/5 (s) Sr Lα PETJ 4 Estroncianita 10/5 (s) Ti Kα PETL 5 Rutilo 10/5 (s) K Kα PETL 5 Microclina 10/5 (s) Mn Kα LIFL 5 MnO2 10/5 (s) Ca Kα PETL 5 Flúor-Apatita 10/5 (s)
Para os procedimentos de calibração das monazitas: Y2O3 (YPO4), SiO2 (Quartzo), UO2
(U-Glass), PbO (Lead-Sulphide-PbS), CaO (Flúor-Apatita), ThO2 (Monazita-MADMON), P2O5 (ScPO4),
Gd2O3 (GdPO4), Sm2O3 (SmPO4), Nd2O3 (NdPO4), Pr2O3 (PrPO4), Ce2O3 (Monazita-MADMON),
La2O3 (Monazita-MADMON). As análises em monazita, em gereal, tiveram totais variando de 98.119
Tabela 1. 3- Padronização das análises das monazitas na microssonda eletrônica.
Elemento Linha (Raio X)
Cristal no
espectrômetro Canal Padrão
Contagem de tempo (peaks/background) Y Lα TAP 2 YPO4 30/15 (s) Si Kα TAP 2 Quartzo 20/10 (s) U Mb PETH 3 U_Glass 100/50 (s) Pb Ma PETH 3 Lead_Sulphide(PbS) 100/50 (s) Ca Kα PETJ 4 Flúor-Apatita 30/15 (s) Th Lb PETJ 4 Monazita-MADMON 30/15 (s) P Lb PETJ 4 ScPO4 10/5 (s) Gd Lb LIFL 5 GdPO4 30/15 (s) Sm Lb LIFL 5 SmPO4 30/15 (s) Nd Lb LIFL 5 NdPO4 20/10 (s) Pr Lb LIFL 5 PrPO4 30/15 (s) Ce Lα LIFL 5 Monazita-MADMON 20/10 (s) La Lα LIFL 5 Monazita-MADMON 20/10 (s)
Foram analisados de 6 a 20 pontos em cada cristal de feldspato, 20 pontos na turmalina, de 8 a 10 pontos nos berilos, de 9 a 17 pontos nas micas e de 6 a 8 pontos nas monazitas. A composição química média dos óxidos corresponde à média aritmética dos vários pontos analisados de cada cristal em relação ao mineral, apenas para comparação com outros pegmatitos da PPOB.
Ablação a laser - Espectrometria de massa acoplada indutivamente do tipo
Quadrupolo (LA-Q-ICP-MS)
Este tipo de espectrômetro de massa utiliza um analisador de massa do tipo quadrupolo (quadrupole – Q). Este foi utilizado para determinação dos elementos traço, utilizando-se um sistema customizado New Wave Research/Merchantek UP-213 nm, com laser na frequência do quintopolo do tipo Nd:YAG, acoplado a um ICP-MS Agilent 7700x com analisador de massas do tipo Quadrupolo. Realizado no Laboratório de Geoquímica Isotópica (LOPAG) na Universidade Federal de Ouro Preto
As foram analisadas os seguintes elementos para turmalina 7Li, 11B, 23Na, 24Mg, 29Si, 31P, 35Cl, 39K, 44Ca, 47Ti, 49Ti, 51V, 52Cr, 55Mn, 60Ni, 63Cu, 66Zn, 69Ga, 88Sr, 118Sn, 206Pb, 208Pb. Para as micas 7Li, 11B, 9Be, 23Na, 24Mg, 29Si, 44Ca, 47Ti, 49Ti, 52Cr, 55Mn, 64Zn, 85Rb, 88Sr, 133Cs, 137Ba, 181Ta. Para os
feldspatos 11B, 24Mg, 29Si, 35Cl, 44Ca, 52Cr, 66Zn, 85Rb, 133Cs, 137Ba. Para os berilos 7Li, 9Be, 23Na, 24Mg, 29Si, 39K, 44Ca, 47Ti, 49Ti, 52Cr, 55Mn, 85Rb, 88Sr, 133Cs, 137Ba. As concentrações dos elemento foram
medidas com base no Si como referência interna, de acordo com médias obtidas para este composto nas análises de microssonda, com uma média de 34% para turmalina, 45% para as micas, 60% para os feldspatos e 65% para os berilos. O material de referência utilizado foi o BHVO, BCR, NIST610 e NIST612. Foram analisados 15 pontos na turmalina, 10 pontos em cada amostra de berilo, de 6 a 15 pontos em cada amostra de feldspato e 10 pontos em cada amostra de mica.
Ablação a laser - Espectrometria de massa acoplada indutivamente do tipo Sector
Field (LA-SF-ICP-MS)
Para a obtenção das idades pela razão U/Pb nas monazitas, foi utilizando o Thermo-Finnigan Element II, monocoletor setor magnético (SF) ICP-MS, acoplado a um laser CETAC UV Nd:YAG de 213 nm com célula de ablação Helix. Os dados foram adquiridos em modo peak jumping usando um spot size de 15 µm. A datação U/Pb foi realizada no Laboratório de Geoquímica Isotópica (LOPAG) na Universidade Federal de Ouro Preto.
1.4.6. Elaboração da Dissertação/Artigo Científico
Com base na compilação e interpretação dos dados obtidos pelas análises químicas, foi elaborada esta dissertação de acordo com as normas do Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais da Universidade Federal de Ouro Preto.
O artigo foi submetido ao periódico Anuário do Instituto de Geociências de Qualis-CAPES B1.
CAPÍTULO 2.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. PEGMATITOS
O termo pegmatito foi utilizado pela primeira vez pelo mineralogista Haüy em 1801, para designar as rochas apresentando intercrescimento geométrico de quartzo e feldspato, denominado de granito gráfico (Mendes 1995). Haidinger (1845 in London 2008) e outros autores ampliaram o uso do termo “pegmatito” para incluir segregações graníticas de granulações grossas e diques, contendo ou não textura gráfica.
Segundo London (2008), o termo sofreu algumas alterações, chegando a definição atual de que é uma rocha essencialmente ígnea, comumente de composição granítica, que se distingue de outras rochas ígneas por sua granulação muito variável, ou por uma abundância de cristais com corpo esquelético, gráfico ou hábitos euédrico. Ocorrem como corpos homogêneos ou zonados hospedado em rochas ígneas e metamórficas. São conhecidos pela presença de excelentes minerais-gema, além disso registram diferentes processos ígneos, fornecem informações sobre o comportamento e contração de matais estratégicos e raros na crosta da terra, como Li, Sn, Ta, Nb, Be, Cs, Rb, Sc, Th, U e ETR.
Existem diversas maneiras de se classificar os corpos pegmatíticos, as quais levam em consideração vários aspectos, tais como: forma, tamanho, disposição em relação às encaixantes, mineralogia, gênese, estrutura e textura interna. Geralmente, essas classificações agrupam dois ou mais aspectos. Os corpos pegmatitos caracterizam-se por apresentarem uma grande variedade de formas, dimensões, orientações e disposição segundo suas encaixantes.
2.1.1. Classificação de pegmatitos
Corpos Pegmatíticos: Forma, Dimensões, Atitude
Devido ao fato dos pegmatitos não aflorarem completamente, seu tamanho dificilmente é conhecido. Seu comprimento pode variar desde de alguns centímetros, até 1500 m, enquanto as espessuras variam de alguns centímetros a mais de 150 m (Correia Neves 1981).
Os pegmatitos encontram-se no interior e/ou ao redor de maciços graníticos. Geralmente apresentam-se sob a forma de filões, pipes, diques e corpos de formas irregulares. Pegmatitos
das encaixantes. As formas variam de tabular, que pode ser horizontal, vertical ou inclinada, concordante ou não em relação às encaixantes; além de lenticulares; semelhante a veios; ramificadas ou em massa irregulares; circulares ou elípticas (Černý 1991a). As atitudes podem variar de horizontal a vertical, sendo concordantes ou não com a rocha encaixante.
Segundo Cameron et al. (1949) modificado por Issa Filho et al. (1980) podemos classificar as dimensões dos pegmatitos em: muito pequeno (<0,5 m); pequeno (0,5 a 5 m); médio (5 a 15 m); grande (15 a 50 m) e muito grande (>50 m). Quanto ao tamanho dos cristais, segundo a mesma classificação, tem-se: textura muito fina: com cristais até 0,5 cm; textura fina (0,5 a 2 cm); textura média (2 a 10 cm); textura grossa (10 a 30 cm); textura muito grossa (30 a 100 cm) e textura maciça (cristais acima de 100 cm).
Mineralogia e Estrutura Interna
A classificação baseada na mineralogia e estrutura interna dos corpos pegmatíticos foi elaborada por Fersman (1931) e sistematizada em estrutura zonada por Cameron et al. (1949). Os pegmatitos foram classificados em:
simples ou homogêneos: que não são zonados, ou apresentam zoneamento difuso, sendo que a espessura não ultrapassa 1 m, não apresentam corpos de substituição tardios significativos. A mineralogia essencial é constituída por feldspato potássico, quartzo e muscovita. Os minerais acessórios são a biotita, turmalina preta e granada, e o berilo como acessório é raro. São pouco os casos em que esse tipo de pegmatito tenha importância econômica. Os pegmatitos são lavrados, às vezes, para feldspato e/ou micas e, em poucos casos, este tipo de pegmatito é explorado para minerais de lítio;
complexo ou heterogêneos: apresentam complexidade estrutural e mineralógica, com grande quantidade de corpos de substituição. Atingem espessuras superiores a 25 m e comprimentos de centenas de metros. Sua forma é geralmente tabular ou lenticular, sendo comum injeção de apófises nas encaixantes além de conter xenólitos. Podem ser subclassificados em pegmatitos de lítio ou turmalina. Cada zona é tipificada por uma assembléia mineralógica bem definida, ligada a uma textura particular. As zonas foram divididas em quatro tipos principais: zona de borda ou marginal, zona mural, zona intermediária e núcleo.
Composição Mineralógica Global
A classificação baseada na composição mineralógica global dos pegmatitos foi proposta por Landes (1933). Segundo Landes, os pegmatitos são distinguidos em: pegmatitos ácidos, pegmatitos básicos e pegmatitos intermediários.
pegmatitos ácidos: Compreendem a maioria dos pegmatitos de interesse econômico, sendo geralmente denominados de pegmatitos graníticos. Os principais minerais constituintes são: quartzo, feldspatos alcalinos (microclína e/ou albita), micas (muscovita e/ou biotita) e um número considerável de minerais raros de lítio, rubídio, berílio, césio, nióbio, tântalo e terras raras;
pegmatitos básicos: São pegmatitos máficos de natureza ferromagnesiana, formados por corpos lenticulares de olivina, piroxênio e plagioclásio cálcico em peridotitos, gabros e outras rochas máficas. São razoavelmente comuns, sendo raros de conterem minerais econômicos;
pegmatitos Intermediários: São os pegmatitos que contêm uma mineralogia comum aos dois tipos descritos acima.
Anatomia Interna do Corpos Pegmatíticos
A complexidade estrutural dos pegmatitos levaram vários pesquisadores a estabelecerem os conceitos fundamentais de zoneamento interno relacionado com os corpos pegmatíticos, de acordo com as suas fases minerais.
Segundo Cameron et al. (1949) os pegmatitos podem ser classificados em zonados e não zonados, de acordo com aspectos texturais e composição mineralógica. Pegmatitos não zonados tendem a ocorrer associados com rochas hospedeiras com alto grau metamórfico, a ausência de zoneamento entretanto não significa uma composição primitiva.
A estrutura interna dos pegmatitos zonados pode ser de três tipos: preenchimento de fratura, corpos de substituição ou zonas de cristalização primaria (Cameron et al. 1949).
O preenchimento de fratura, representando corpos de tendência tabular preenchendo fraturas em pegmatitos preexistentes previamente consolidados.
Corpos de substituição são geralmente cavidades irregulares encontradas dentro do núcleo e/ou zonas intermediarias. São relativamente comuns em pegmatitos complexos. Podem também
que se forma a partir de líquidos residuais que substituem, parcial ou totalmente, minerais ou agregados preexistentes. A formação desses bolsões indica o estágio final da cristalização do pegmatito (Gandini 1999). London (1986) estudando inclusões fluidas em espodumênio, quartzo, turmalina e berilo, em pegmatitos miarolíticos do Afeganistão caracterizou a formação desses bolsões com temperaturas entre 425 a 475 ºC e pressões entre 2,4 a 2,8 kbars.
Zonas de cristalização primaria são formadas por sucessivas camadas concêntricas em relação ao núcleo, diferenciando-se pela composição mineralógica, textural ou ambos. As zonas são denominadas de marginal, mural, intermediária (externa, média e interna) e núcleo (Figura 2.1):
zona de borda ou marginal: É uma borda fina (apenas alguns centímetros de espessura) que rodeia completamente o corpo pegmatítico em contato com suas rochas hospedeiras. O tamanho do grão é fino (~ 2-5 mm), e a textura é granulosa hipidiomórfica (granítica), ou bimodal se a porção de grão fino constitui uma matriz para cristais maiores (~ 1-3 cm) de turmalina, muscovita, biotita, hornblenda, berilo, ou cristais de feldspato alcalino alongados. Zonas de bordas são tratadas como margens refrigeradas, mas ao contrário de outras rochas ígneas, essas zonas não representam as composições em massa dos pegmatitos de que procedem. Os constituintes metálicos estão ausentes nesta zona;
zona mural: quando existente, a zona mural na maioria dos pegmatitos é mais espessa (~1 m), com granulação grossa (~1 – 3 cm) do que a zona de borda. Constituintes metálicos de valor econômico podem estar presentes em poucos depósitos. Mica e berilo são os principais minerais econômicos da zona mural. Essa zona, geralmente, marca o local mais interno de ocorrência de granada;
zona intermediária: Essa zona é marcada pelo crescimento acentuado do tamanho dos cristais, em relação as zonas externas. Zonas intermediárias tendem a serem dominadas por uma única fase mineral, tipicamente microclina pertítica, plagioclásio, quartzo, espodumênio, pentalita ou montebrasita. Podem ser simétrica ou assimetricamente distribuídas ao longo do pegmatito e também descontinuas. São desenvolvidas principalmente nas porções mais espessas do corpo pegmatítico e tendem a aparecer em pequenas porções e desaparecer na medida em que o corpo afina. Inclui a maior concentração de minerais metálicos. A maioria dos pegmatitos não apresentam zona intermediária, enquanto que, em outros, possuem cinco ou seis subdivisões da zona intermediária;
núcleo: é localizado na parte central do corpo pegmatítico e pode ser descontínuo em relação ao eixo central. É frequentemente constituído por uma massa sólida de quartzo branco, estéril; quartzo com plagioclásio e pertita com granulação grosseira; quartzo com grandes cristais de turmalina e espodumênio; e quartzo de alta pureza. Ordinariamente, o núcleo é estéril de minerais metálicos, embora haja pouca exceção.
Figura 2. 1- Idealização generalizada de um pegmatito zonado, modificado de Cameron et al. (1949).
Mineralogia
A maioria dos minerais encontrados em pegmatitos pertencem a três classes predominantes: silicatos, fosfatos e óxidos.
Dependendo de cada zona pegmatítica, ocorre a existência de uma associação mineralógica distinta, baseada em uma sequência de cristalização, assim Cameron et al. (1949) propôs uma sequência dessas zonas, da parte mais externa para o núcleo, que compreende onze associações mineralógicas, que representam a maioria dos pegmatitos (sem conter a mineralogia acessória). A
sequência abaixo (Tabela 2.1), raramente, encontra-se integralmente representada num único pegmatito.
Tabela 2. 1- Associações mineralógicas encontradas nas zonas pegmatíticas, segundo Carmeron et al. (1949).
Geoquímica
As classificações utilizadas até hoje são aquelas baseadas em conceitos geológicos e petrogenéticos desenvolvidas por A. I. Ginsburg, que combinaram características texturais, paragenéticas e geoquímicas. Esses trabalhos anteriores têm sido divulgados por Černý (1982b).
Ginsburg (1984 in London 2008) gerou um esquema no qual ele reconheceu quatro formações, ou classes de pegmatitos: abissal, muscovítico, elemento-raro e miarolítico, baseado principalmente em características mineralógicas ou de textura que se relacionavam com a profundidade de colocação. Černý & Ercit (2005) modificou esta classificação para uma versão mais atualizada, tentando uma interpretação genética uniforme para o processo de formação de pegmatitos (Tabela 2.2).
Černý (1991a) propôs duas famílias petrogenéticas, abreviadas como "LCT" e "NYF", com a finalidade de enfatizar as diferenças litoquímicas. “LCT” significa lítio - césio - tântalo, um
Zonas Associações Mineralógicas
1 Plagioclásio + quartzo + muscovita
2 Plagioclásio + quartzo
3 Quartzo + plagioclásio + pertita (± muscovita ± biotita)
4 Pertita + quartzo
5 Pertita + quartzo +plagioclásio + ambligonita + espodumênio
6 Albita + quartzo + espodumênio
7 Quartzo + espodumênio
8 Lepidolita + albita + quartzo
9 Quartzo + microclínio
10 Microclínio + albita + micas ricas em Li + quartzo
enriquecimento característico encontrado principalmente, mas talvez não exclusivamente, em granitos de tipo S que se originam de rochas metassedimentares ricas em muscovita. O “NYF” representa nióbio-ítrio-flúor, um conjunto característico de elementos nos granitos e pegmatitos que são normalmente rotulados como tipo A ou granitos '' dentro de placas ''.
Tabela 2. 2- Subdivisão Principal e Características das Cinco Classes de Pegmatitos Graníticos Černý & Ercit (2005).
Classes Famílias Elementos menores típicos Ambiente metamórfico Relação com granitos Miarolíticos
ETR Be, Y, Nb, ETR, F, Ti, U, Th,, Zr
Pressão muito baixa, eventos regionais pós-datação que afetam as rochas hospedeiras
Interior a marginal
Li Li, Be, B, F, Ta>Nb
Anfibolito de baixa pressão para xisto verde, 3 a 1,5 kbar, 500 a 400° C (interior a marginal) a exterior Elementos Raros
ETR Be, Y, ETR, U, Th, Nb>Ta, F.
Variáveis, em grande parte pouco profundos e pós-datação regional afetando rochas hospedeiras Interior a marginal (raramente exterior). Li
Li, Rb, Cs, Be, Ga, Sn, Hf, Nb-Ta, B, P, F Baixa pressão, anfibolito de Abukuma (sillimanita de andaluzita) para fácies de xisto verde superior; ~ 2 a 4 kbar, ~ 650 a 450° C (interior a marginal a exterior) Muscovítico-Elemento Raro ETR
Be, Y, ETR, Ti, U, Th, Nb - Ta: muscovita, biotita, almandina-spessartina (cianita, sillimanita) Moderada a alta pressão, fácies anfibolito; 3 a 7 kbar, ~ 650 a 520° C Interior para exterior; Por vezes mal definido
Li
Li, Be, Nb berilo, cassiterita, columbita, lepidolita,
(espodumênio)
Muscovíticos
Ca, Ba, Sr, Fe> Mn sem mineralização de elementos raros (micas e minerais cerâmicos)
Alta pressão, fácies de anfibolito Barrowiano (cianita-sillimanita) 5 a 8 kbar, ~ 650 a 580° C Nenhum (corpos anatéticos) a marginais e exteriores Abissais U, Th, Zr, Ti, Nb, Y, ETR Leves; ETR Pesados; Pobre a moderado em mineralização
Anfibolito superior a fácies de granulito de baixo a alto pressão; ~ 4 a 9 kbar, ~ 700 a 800° C Nenhum (segregações de leucossoma anatético)
2.1.2. Gênese
Diversos modelos genéticos e evolutivos para pegmatitos foram elaborados, podendo citar os trabalhos de Jahns (1953a, 1953b, 1955, 1982), Jahns & Burnham (1969) e Černý (1982a e b). A gênese de pegmatitos pode ser tratada a partir de fusões silicatadas. O problema reside no fato de se saber de onde provêm estas fusões, se são de fracionamentos magmáticos ou de anatexia de rochas metamórficas de alto grau. Segundo Černý (1991b) o processo de formação de pegmatitos pode ocorrer através de 4 mecanismos principais:
cristalização em uma câmara fechada, em um sistema restrito ou fechado;
cristalização a partir de fusões residuais em vários pulsos;
recristalização e/ou metassomatismo de material não pegmatítico;
combinação de um ou mais dos mecanismos citados acima.
O modelo mais aceito para a formação dos pegmatitos sugere que esses corpos representam fusões residuais derivadas da evolução e cristalização de magmas graníticos, com a concentração progressiva de elementos incompatíveis, voláteis e raros, e componentes fluxantes que abaixam a temperatura de cristalização e as taxas de nucleação dos cristais (Simmons & Webber 2008). Um aspecto muito questionado na petrogênese de pegmatitos é a influência da presença de voláteis. Jahns, em estudos pioneiros sobre a gênese de pegmatitos, considerou que magmas silicáticos coexistentes com vapor de água seriam o material inicial a partir do qual os pegmatitos seriam gerados. Experimentos mais recentes de London (1992, 2005) sugeriram, entretanto, que a presença de uma fase de vapor aquoso não é necessária para o desenvolvimento de pegmatitos, tendo o B, F, P e Li, juntamente com H2O, o papel de elementos essenciais (Simmons & Webber 2008).
Em um segundo modelo petrogenético, os pegmatitos se originam da fusão parcial direta de metassedimentos, como sequências evaporíticas ricas em elementos fluxantes (B e Li) e outros elementos incompatíveis, sem a necessidade de magmas graníticos parentais. Essa hipótese petrogenética poderia explicar casos em que não há um padrão de zoneamento entre pegmatitos estéreis e enriquecidos, ou relação com um granito parental (Černý 1991c).
De uma maneira geral, os autores reconhecem dois estágios de evolução na formação dos pegmatitos: o estágio magmático (as soluções pegmatíticas seriam alojadas e cristalizadas em sistema fechado) e o estágio hidrotermal, durante o qual as soluções reagiriam com as assembleias primárias, provocando sucessivas substituições num sistema aberto. Esses sistemas seriam formados através da fusão parcial de material crustal ou como um líquido final, produzido durante o resfriamento de um batólito, no qual o líquido silicatado granítico coexistiria com um fluido aquoso salino de baixa
densidade. Atualmente, os pesquisadores reconhecem a importância dos processos metassomáticos (por fase fluida aquosa) nas rochas silicáticas, sem os quais é impossível a formação de pegmatitos de valor econômico.
2.2. PROVÍNCIA PEGMATITICA ORIENTAL DO BRASIL
No século XX, durante e após a Segunda Guerra Mundial, os pegmatitos tornaram-se importantes depósitos minerais do Brasil, devido aos esforços para aumentar a produção de mica, berilo e quartzo para a indústria militar. Esse desenvolvimento foi acompanhado por estudos geológicos e com isso vários minerais foram descobertos. Assim em 1946, Paiva agrupou os pegmatitos em Província Pegmatítica Oriental, Província Pegmatítica do Norte e Província Pegmatítica do Sul. Estas províncias foram definidas principalmente com base na distribuição geográfica dos pegmatitos, porque naquela época o Brasil carecia de mapas geológicos, mesmo para uma abordagem regional (Pedrosa-Soares et al. 2011).
A Província Pegmatítica Oriental do Brasil (PPOB) ocorre numa faixa com cerca de 150.000 km2, estendendo-se de NNE para SSW ao longo da região nordeste de Minas Gerais, Sul da Bahia,
oeste do Espírito Santo e noroeste do Rio de Janeiro, estando situada na Faixa Araçuaí e no Cinturão Atlântico (Figura 2.2). Desde Paiva (1946) os limites e subdivisões da província foram redefinidos e refinados, de acordo com mapas mais detalhados e dados analíticos (por exemplo, Correia-Neves et al. 1986; Soares et al. 2001b, 2009; Morteani et al. 2000; Netto et al. 2001; Pinto & Pedrosa-Soares, 2001). Pelo menos 1000 pegmatitos foram minados nesta província desde os anos 40 (por exemplo, Sá 1977; Soares et al. 1990; Grossi-Sad et al. 1997; Soares 1997; Pedrosa-Soares & Oliveira 1997; Pedrosa-Pedrosa-Soares & Grossi-Sad 1997; Morteani et al. 2000; Netto et al. 2001).
Figura 2. 2- Mapa de localização da Província Pegmatítica Oriental do Brasil, reunindo os limites propostos por Paiva 1946, Putzer 1976 e Schobbenhaus et al. 1981 e 1984, com a localização dos distrito pegmatíticos descritos por Pedrosa-Soares et al. (2011).
Inúmeros pegmatitos PPOB cristalizados a partir de 630 Ma a 490 Ma, ou seja, durante o evento Brasiliano, ao longo do orógeno Araçuaí. São de dois tipos: anatéticos (formados diretamente a partir do derretimento parcial das rochas do campo) ou pegmatitos residuais (o silicato rico em fluido derrete, resultante da cristalização fracionada dos granitos originais). A distribuição de ambos os tipos de pegmatitos, suas relações com as rochas hospedeiras e granitóides-mãe, bem como suas idades e principais recursos minerais, permitem distinguir onze distritos da PPOB no orógeno Araçuaí (Tabela 2.3).
Tabela 2. 3: Distritos pegmatíticos da PPOB no orógeno Araçuaí (Pedrosa-Soares et al. 2009).
Distrito e idade Mineral principal e de coleção Tamanho do pegmatito(*), tipo e classificação (**) Rocha fonte e hospedeira
Pedra Azul; ~ 497Maa Água-marinha, topázio, quartzo
Muito pequeno a pequeno, residual,
elemento raro
Granitos G5
Padre Paraíso; ~519Mab Água-marinha, topázio, quartzo, goshenita Muito pequeno a pequeno, residual, elemento raro Granitos G5 e Charnockito Araçuaí; 525-500Mac.d Espodumênio, granito ornamental, gemas de turmalina, berilo e quartzo, feldspato industrial, schorl, ambligonita, albita, petalita, cleavelandita, apatita, fosfatos
raros, cassiterita, columbita-tantalita, bismutinita, adulária
Muito pequeno a pequeno, residual, elemento raro Granito G4; mica xisto, metawacke, quartzito, rocha metaultramáfica
Ataléia; ~519Mab Água-marinha
Muito pequeno a pequeno, residual,
elemento raro
Granito G5
São José da Safira;
~535Mae
Feldspato industrial, turmalina, minério de berilo, muscovita, água-marinha, granada, albita, cleavelandita, apatita, heliodor,
Mn-tantalita, bertrandita, microlita, zircão
Muito grande a médio, residual, elemento raro a
muscovita Granito G4; mica xisto, metawacke, quartzito, rocha metaultramáfica Conselheiro Pena, ~582Maf
Feldspato industrial, variedades de gemas de turmalina, berilo e
quartzo, minério de berilo, trifilita, fosfatos raros e kunzita
Muito grande a médio, residual, elemento raro
Granito G2; mica xisto, metawacke,
quartzito, rocha metaultramáfica
Malacacheta, ~535Mag Alexandrita, crisoberilo, muscovita, berilo Pegmatito residual e sistema hidrotermal Granito G4; mica xisto, rocha ultramáfica
Santa Maria de Itabira, ~650-500Mah,i
Esmeralda, alexandrita, água-marinha, amazonita Pegmatito anatético e sistema hidrotermal Xisto ultramáfico, formação de ferro, migmatito
Caratinga, ~575Maj Caulim, coríndon, berilo Anatético, abissal Migmatito, paragnaisse
Espera Feliz, ~500 Mak água-marinha, topázio, quartzo
Muito pequeno a pequeno, residual, elemento raro granito G5 Espírito Santo, 575-490Mal
Caulim, quartzo; água-marinha, topázio
Maioria anatético; Muito pequeno a pequeno,
corpos residuais
Migmatito, paragnaisse e
granito G5 Legenda: Referências das idades:a, Pedrosa-Soares et al. (unpubl. data); b, Noce et al. (2000); c,
Whittington et al. (2001); d, Silva et al. (2008); e, Petitgirard et al. (2009); f, Nalini et al. (2000); g, Basílio et al. (2000); h, Ribeiro-Althoff et al. (19
Segundo Bilal et al. (2000), os pegmatitos dessa província podem ser classificados em dois grupos: (i) pegmatitos de qualidade gemológica – ricos em turmalinas e zonas de Li; (ii) pegmatitos com berilo, algumas vezes com qualidade gemológica e cerâmicos. O primeiro grupo resulta de uma cristalização fracionada e está relacionado a granitos sin-tectônicos, associados a fase compressiva de deformação (D1). Esses pegmatitos localizam-se nos distritos de Araçuaí, Ataléia, Conselheiro Pena, Espera Feliz, Padre Paraíso, Pedra Azul, São José da Safira. O segundo grupo é associado a fase D2 do brasiliano. Durante essa fase ocorreu a fusão parcial da crosta e simultaneamente a geração de leucogranitos porfiríticos e o segundo grupo de pegmatitos. Esse grupo está nos distritos Caratinga, Santa Maria de Itabira e Espírito Santo. Esse grupo está encaixado também em orto e paragnaisse (idade 2,6 Ga) ou em granitos. Esses corpos apresentam uma distribuição zonada em torno de regiões anatéticas que mostram Uma maior evolução quando intrudidos em níveis mais altos da origem anatéticas. Esses pegmatitos possuem um range em torno de 0,5 para 10 m e as vezes maiores. Esses corpos possuem morfologia predominantemente tabular ou em lentes. Apresentam um zoneamento interno especialmente em corpos maiores. Um terceiro grupo de pegmatitos pobres em turmalina e ricos em berilo foi descrito por Pedrosa-Soares et al. (2001a), sendo associados a diápiros pós-tectônicos que gradam de gabro a granitos pertencentes à Suíte G5, sendo fonte importante de berilo gemológico.
2.3. GEOQUÍMICA
Segundo vários autores, informações sobre a evolução de pegmatitos podem ser obtidas através de indicadores petrogenéticos como micas, feldspatos, granadas, turmalinas, nióbio-tantalatos, berilo e gahnita, entre outros, estes minerais são uteis para a compreensão da origem e evolução dos pegmatitos permitindo diagnosticar o potencial dos pegmatitos em minerais de interesse econômico de Ta, Nb, Li, Cs, entre outros. Nesta seção foram descritas informações sobre o comportamento geoquímico das micas, feldspatos, berilos e turmalinas e sua importância para entender a evolução dos pegmatitos.
2.3.1. Micas
As micas são o terceiro mineral mais abundante nos ambientes pegmatíticos, sendo superadas pelo quartzo e feldspatos. Como elas apresentam um amplo grau de cristalização, durante a evolução do material pegmatítico, associado ao fato de elas aceitarem facilmente alguns elementos na sua estrutura cristalina, elas são um dos minerais mais indicados para um estudo criterioso do comportamento geoquímico, a nível regional, ou corporal (Heinrich 1967).
As micas típicas dos pegmatitos são a muscovita, a muscovita litinífera, a lepidolita e a biotita. O termo muscovita litinífera é utilizado para as micas alumínio-litiníferas que apresentam a mesma estrutura da muscovita. As micas são muito importante no estudo das variações químicas dos sistemas pegmatíticos, pois elas cristalizam-se durante todo o intervalo de tempo em que se formam as várias zonas. Também são bons indicadores da potencialidade econômica dos pegmatitos. Para Gordiyenko (1971), até a cor das micas pode fornecer alguma indicação sobre o tipo de mineralização encontrada em um corpo pegmatítico. Muscovita mostrando uma coloração esverdeada ou acastanhada são indicadores de pegmatitos cerâmicos, enquanto as muscovitas prateadas ou verde-amareladas são típicas de pegmatíticos portadores de mineralizações de Be, Nb e Ta.
Para Lopes Nunes (1973) e Correia Neves (1990), nos pegmatitos portadores de ETR e aqueles apresentando pequenos corpos de substituição, ocorrem apenas muscovitas com teores médios em Li e Rb, e Cs relativamente baixo. Já nos pegmatitos complexos e com grandes corpos de substituição, os teores médios em Li, Rb e Cs das duas muscovitas são bem mais elevados do que os das muscovitas dos outros tipos de pegmatitos complexos e com pequenos corpos de substituição.
Com relação aos aspectos genéticos da cristalização das micas nos pegmatitos portadores de elementos raros, pode-se afirmar que a biotita ocorre nos pegmatitos menos diferenciados, representando o produto final do fracionamento da relação Mg/Fe. Ela é encontrada principalmente nos pegmatíticos muscovíticos, ricos em ETR, Ti, Be e Nb > Ta. Nos pegmatitos portadores de
quando comparada com essas mesmas micas dos pegmatitos muscovíticos, elas mostram menores % em peso de FeO, MgO e BaO e teores mais altos de Rb, Cs e Li.
Como já foi demonstrado por diversos pesquisadores (Rinaldi et al. 1972; Černý 1975; Lopes Nunes 1973; Černý 1982c; Černý et al. 1985; Correia Neves 1990), o teor de Rb e Cs nas estruturas das micas é um bom indicados dos tipos de mineralizações encontradas em corpos pegmatíticos. Também foi observado que ocorre um enriquecimento em Rb e Cs da zona marginal para a parte mais central do corpo pegmatítico. Dos pegmatitos simples para os mais complexos, o aumento do teor de Cs na estrutura da micas é muito maior do que o na estrutura dos feldspatos. Este fato, faz com que este elemento, quando determinado na estrutura das micas, seja muito utilizado para definir campos e províncias pegmatíticas, associadas a determinados tipos de mineralizações (Gordiyenko 1971; Correia Neves 1981; Černý et al. 1985; Correia Neves 1990; Morteani et al. 2000). Černý et al. (1985) enfatizam que a migração do Cs está intimamente ligada à do B.
Segundo Lopes Nunes (1973), Černý & Burt (1984), Jolliff et al. (1987) e Correia Neves (1990), à medida que aumenta a complexidade de um corpo pegmatítico, diminui a relação K/Rb na estrutura das micas claras. Esses autores também descrevem que nos pegmatitos homogêneos a relação K/Rb situa-se acima de 60, enquanto nos pegmatitos complexos altamente diferenciados e com grandes corpos de substituição, ela varia entre 4 a 22. Os pegmatitos estéreis e os pegmatitos muscovíticos definem campos onde a relação K/Rb é muito mais alta do que a dos pegmatitos portadores de elementos raros, enquanto que os valores de Li e Cs são muito menores do que os obtidos nas micas dos pegmatitos portadores de elementos raros.
Para Lopes Nunes (1973), nos pegmatitos menos desenvolvidos o teor de Ba chega a alcançar algumas centenas de ppm, enquanto nos pegmatitos complexos, como os mineralizados em polucita, esse teor cai para até 15 ppm.
Černý & Burt (1984) proporão diagramas de K/Rb x Li, Cs e outros elementos, que são utilizados para agrupar diferentes tipos de pegmatitos, com base no conteúdo desses elementos nas micas. Assim, em pegmatitos zonados o conteúdo de Rb, Cs, F, Li, Be, Mn, Sn, Zn e Ta tende a aumentar das zonas mais externas para zonas mais internas dos pegmatitos. E a razão K/Rb é um importante indicador de fracionamento, onde descressem próximo ao núcleo, assim como as concentrações de Ba e Sr.
2.3.2. Feldspatos
Os feldspatos constituem um grupo de minerais de ampla ocorrência na natureza. Estes cristalizam-se durante todo o intervalo de formação das zonas pegmatíticas. Os elementos Na, Ca, K, Rb, Cs, Ga, Ti, Pb, Sr e Ba, entre outros, podem entrar na estrutura dos feldspatos. Estes elementos
sofrem variações ao longo do fracionamento do pegmatito e são interessantes do ponto de vista geoquímico. Os elementos mais importantes no estudo geoquímico de feldspatos em pegmatitos são Rb e Cs, cujos conteúdos aumento com a evolução do pegmatito. Diversos autores como Gordiyenko (1971), Černý et al. (1985), Morteani et al. (2000), Larsen (2002), Afonso et al. (2003), utilizam as relações entre esses elementos para avaliar o nível de fracionamento e o potencial de mineralizações.
2.3.3. Berilos
Normalmente, o berilo azulado (água-marinha) está associado a pegmatitos não diferenciados ou nas zonas mais externas dos pegmatitos diferenciados e zonados, enquanto o berilo róseo (morganita), que é uma variedade rica em álcalis, ocorre sempre nas zonas mais internas dos pegmatitos diferenciados e zonados (Dar & Phadke 1964). Assim, o berilo é um dos minerais que permitem a caracterização geoquímica dos pegmatitos, além da identificação de agrupamentos pegmatitos petrogeneticamente similares (Černý 1975).
Como já foi mencionado, a composição química do berilo reflete a variação composicional do ambiente onde ele se cristaliza. Para Staatz et al. (1965), os berilos dos pegmatitos graníticos ocorrem em um ambiente rico em álcalis e pobre em ferro, magnésio, titânio e cromo. Berilos de veios, granitos, riolitos e de rochas encaixantes de pegmatitos são pobres em álcalis e ricos em outros elementos.
Černý (1975) e Trueman & Černý (1982) qualificam o teor de álcalis dos berilos e sugerem uma correlação entre os valores de Na/Li x Cs, para representar o nível de fracionamento dos pegmatitos graníticos. Sendo classificados como pegmatitos estéreis, portadores de Be, Nb, Ta e pobres em álcalis raros; pegmatitos com Be, Nb e Ta e enriquecidos em álcalis raros; pegmatitos com espodumênio; e pegmatitos mineralizados em Li, Rb, Cs, Be e Ta.
2.3.4. Turmalinas
A grande variação química das turmalinas, resultante da facilidade com que ela incorpora as mais variados cátions, é uma ferramenta importante que permite inferir a composição da fase fluida ou do meio no qual ela foi formada (Henry & Guidotti 1985; Joliff et al. 1987). Segundo Dietrich (1985), compreender a origem da turmalina, equivale a desvendar a evolução de certos processos metalogenéticos.
Staatz et al. (1955) foram os primeiros pesquisadores a estudar a variação das turmalinas em ambientes pegmatíticos. Eles observaram que ocorria uma variação composicional das zonas mais externas (ricas em Fe) para as mais internas dos pegmatitos (Crescimento do teor de Li e um
