UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA
RELATÓRIO DE GRADUAÇÃO (GLG0001)
APLICAÇÃO DA TÉCNICA DE RASTREAMENTO DE MINERAIS INDICADORES DE KIMBERLITOS NA PORÇÃO CENTRAL DO ESTADO DO RIO GRANDE DO
NORTE, NORDESTE DO BRASIL
Autora:
ANA KAROLINE BEZERRA
Orientador:
Prof. Dr. Marcos Antônio Leite do Nascimento
Natal/RN Junho de 2016
ANA KAROLINE BEZERRA
APLICAÇÃO DA TÉCNICA DE RASTREAMENTO DE MINERAIS INDICADORES DE KIMBERLITOS NA PORÇÃO CENTRAL DO ESTADO DO RIO GRANDE DO
NORTE, NORDESTE DO BRASIL
Relatório de Graduação (GLG0001) apresentado para obtenção do título de Bacharel em Geologia, pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte – Campus Universitário Central.
Orientador: Prof. Dr. Marcos Antônio Leite do Nascimento
Natal/RN Junho de 2016
Catalogação da Publicação na Fonte
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Sistema de Bibliotecas Biblioteca Central Zila Mamede / Setor de Informação e Referência
Bezerra, Ana Karoline.
Aplicação da técnica de rastreamento de minerais indicadores de kimberlitos na porção central do estado do Rio Grande do Norte, nordeste do Brasil / Ana Karoline Bezerra. - Natal, RN, 2016.
102 f. : il.
Orientador: Prof. Dr. Marcos Antônio Leite do Nascimento.
Relatório de Conclusão do Curso (Graduação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Centro de Ciências Exatas e da Terra. Departamento de Geologia.
1. Corpos kimberlíticos – Relatório de graduação. 2. Minerais indicadores de kimberlito (MIK) - Relatório de graduação. 3. Minerais (RN) - Relatório de graduação. 4. MIK – Áreas-alvo - Relatório de graduação I. Nascimento, Marcos Antônio Leite do. II. Título.
ANA KAROLINE BEZERRA
APLICAÇÃO DA TÉCNICA DE RASTREAMENTO DE MINERAIS INDICADORES DE KIMBERLITOS NA PORÇÃO CENTRAL DO ESTADO DO RIO GRANDE DO
NORTE, NORDESTE DO BRASIL
Relatório de Graduação (GLG0001) apresentado para obtenção do título de Bacharel em Geologia, pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte – Campus Universitário Central.
Banca Examinadora
Prof. Dr. Marcos Antônio Leite do Nascimento – Orientador / UFRN
MSc. Izaac Cabral Neto – Examinador / CPRM
Prof. Dr. Frederico Castro Jobim Vilalva – Examinador / UFRN
AGRADECIMENTOS
A todos aqueles que me apoiaram nessa longa jornada da graduação e contribuíram para meu desenvolvimento intelectual e pessoal deixo aqui meus sinceros agradecimentos. Mesmo aqueles que não tiverem seus nomes listados, sintam-se agradecidos, pois todos que cruzaram meu caminho tem um lugar guardado no meu coração.
Agradeço a Deus pela criação do universo e deste maravilhoso planeta Terra que é campo de trabalho para todos aqueles (inclusive eu) atuantes e admiradores da geologia e áreas afins.
Agradeço à minha família que sempre estive ao meu lado e me apoiou em todas as minhas decisões acadêmicas e profissionais, em especial à minha mãe, que me trouxe a este lindo mundo, às minhas primas Raiana, Kaliana, Luana, Fabiana e Nailma, ao meu tio Nilson e tias Nadelma e Romana.
Agradeço à Universidade Federal do Rio Grande do Norte que através do Departamento de Geologia (DG) me capacitou para ser uma excelente geóloga, capaz de atuar em vários campos de estudo voltados às geociências. Aos mestres do DG, por tantos ensinamentos e orientações, contribuindo para o aprimoramento dos meus conhecimentos geológicos, em especial ao meu orientador e amigo Marcos Nascimento, que vem me auxiliando e apoiando desde o início do curso.
Agradeço ao Serviço Geológico do Brasil pela oportunidade de estagiar na sede do Núcleo de Apoio de Natal (NANA), e que me deu como supervisor o excelente geólogo Izaac Cabral Neto. A este devo meus enormes agradecimentos por toda paciência, dedicação, orientação, motivação e amizade ao longo de todo o período de estágio e execução do presente relatório. E aos demais componentes do NANA que me aceitaram do meu jeitinho e viraram grandes amigos para a vida toda, em especial a Pâmela, Alan, Alex, Rogério, Juliana, Maria, Vladimir, Victor, Eugênio e Ludmila.
Aos meus queridos amigos, amantes da geologia como eu, devo todo o apoio do mundo, vocês são os melhores, em especial a Robson, por tantas gargalhadas compartilhadas, a Marília, pelas aventuras vividas, a Micael e Ariane, pela amizade duradoura desde os tempos do CEFET, a Letícia, Raí e Tyrone, pelos almoços na geoquímica, e a todos os demais amigos geoestudantes deixo meus sinceros agradecimentos.
E ainda, agradeço aos amigos que a vida me deu, que viraram família e mesmo não estando comigo todos os dias, sempre me apoiaram e me incentivaram ao longo de todos estes anos, em especial aos amigos do CEFET, Frankelene, Gizana, Amanda, Juliana, Deleon, Jádilon, Thalis, Carlos e Jefferson; e aos amigos do Ciências Sem Fronteiras, Jessica Olivi, Victor Cabral, Igor Cunha e Bruna Boneberg. E a tantos outros, que estiveram ao meu lado, sendo impossível listar (ao infinito e além), deixo o meu muitíssimo obrigada!
EPÍGRAFE
RESUMO
O presente trabalho aborda a técnica de rastreamento de minerais indicadores de kimberlitos aplicada na porção central do estado do Rio Grande do Norte (RN), Nordeste do Brasil, tendo como referência os corpos kimberlíticos Santa Fé-1 e Santa Fé-2, recentemente descobertos no RN, e objetiva definir novas áreas potenciais para conter outras intrusões kimberlíticas. A área em estudo está inserida no contexto tectônico-geológico regional do Domínio Rio Piranhas-Seridó da Província Borborema. Como embasamento cristalino, predominam gnaisses e migmatitos referentes aos complexos Arábia e Caicó, com plugs e diques cenozoicos de olivina basalto intrusivos em ambos os complexos. Inicialmente foi realizada uma etapa de amostragem, onde foram coletadas 30 amostras, sendo estas posteriormente enviadas para análise laboratorial para contagem e descrição dos grãos de minerais indicadores de kimberlito (MIK), tais como: Mg-granada, Mg-ilmenita, diopsídio, Cr-espinélio, olivina e diamante. Para descrição dos grãos foram analisados sua mineralogia, cor, brilho, fraturas, texturas superficiais, nível de abrasão e granulometria. Os grãos foram fotografados a fim de ilustrar as principais características para reconhecimento dos mesmos. Com o resultado das amostras com valores positivos de MIK, foi possível determinar seis áreas-alvo com forte evidência mineralógica para a existência de corpos kimberlíticos. As mesmas foram agrupadas de acordo com a variedade e quantidade de MIK presentes em prioridade 01 e 02, cada qual contendo três áreas-alvo, na sequência: (I) Alvo Riacho Maracajá, (II) Alvo Riacho Salgado, (III) Alvo Riacho Gaspar Lopes, (IV) Alvo Riacho das Pombas, (V) Alvo Riacho do Açude e (VI) Alvo Riacho Tupã. Como recomendação para trabalhos futuros, é sugerida a aplicação de outras ferramentas prospectivas - tais como:
follow-up, amostragem de solo, análises químicas (rocha e mineral), levantamentos
geofísicos terrestres (magnetometria e/ou gravimetria), entre outras - para aprofundamento do estudo destas áreas-alvo e localização da fonte dispersora dos MIK.
Palavras-chave: Minerais indicadores de kimberlito; Corpos kimberlíticos; Rio Grande
ABSTRACT
The present work addresses the technique of tracing kimberlite indicator minerals applied on the central portion of Rio Grande do Norte (RN) state, Northeast of Brazil, with reference to kimberlitic bodies Santa Fé-1 and Santa Fé-2, recently discovered in the RN, and aims to define new potential areas to contain others kimberlite intrusions. The study area is part of the regional tectonic-geological context of the Rio Piranhas-Seridó Domain, Borborema Province. As crystalline basement, predominantly gneisses and migmatites related to Arábia and Caicó Complexes, with plugs and dykes of Cenozoic olivine basalt intrusive in both complexes. Initially, a sampling stage was performed, on which was collected 30 samples, and then sent for laboratory analysis for counting and description of the grains of kimberlite indicators mineral (KIM), such as Mg-garnet, Mg-ilmenite, Cr-diopside, Cr-spinel, olivine and diamond. As a description of the grains, it was analysed their mineralogy, colour, brightness, fractures, surface textures, the level of abrasion and particle size. The grains were photographed to illustrate the main characteristics for their recognition. With the results of the samples with positive values for KIM, it was possible to determine six target areas with strong mineralogical evidence for the existence of kimberlitic bodies. They have been grouped according to the variety and amount of KIM present as priority 01 and 02, each containing three target areas as following: (I) Target Riacho Maracajá, (II) Target Riacho Salgado, (III) Target Riacho Gaspar Lopes, (IV) Target Riacho das Pombas, (V) Target Riacho do Açude and (VI) Target Riacho Tupã. As recommendation for future works is suggested to apply other prospection techniques - such as: follow-up, soil sampling, chemical analysis (rock and mineral), ground geophysical surveys (magnetics and/or gravimetry), among others - to deepen the study of these target areas and location of the dispersive source of the KIM.
Keywords: Kimberlite indicator minerals; kimberlitic bodies, Rio Grande do Norte
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1. Mapa de localização da área de estudo e suas vias de acesso. ... 5
Figura 2.1. a) Peneiramento a seco realizado no local de coleta das amostras; b) Conjunto de peneiras utilizadas no processo de peneiramento e concentração (a seco e a úmido). ... 9
Figura 2.2. Material concentrado coletado para amostragem. a) Concentrado (material escuro no centro) retido na peneira de 28#; b) Concentração de finos (<28#) em bateia de fundo cônico. ... 10
Figura 2.3. Mapa de localização dos pontos amostrados. A identificação de cada ponto é feita utilizando-se a numeração do campo ID da Tabela 2.2... 10
Figura 3.1. Modelo clássico de (A) pipe kimberlítico e (B) pipe lamproítico da Austrália, ilustrado por Gonzaga e Tompkins (1991). Notar diferenças na forma e distribuição das fácies ao longo dos pipes, bem como a petrografia associada. Ao lado de cada
pipe ilustrado, há exemplos de corpos kimberlíticos e lamproíticos estudados
mundialmente, demarcando a posição vertical do corpo, fácies associada, em que os mesmos foram encontrados preservados. ... 17
Figura 3.2. Mapa de corpos kimberlíticos e ocorrências de diamantes no Brasil, atualizado após levantamentos de campo e bibliográfico. Fonte: PDB/CPRM. ... 22
Figura 4.1. a) Diagrama CaO vs. Cr2O3 para classificação de granadas mantélicas, adaptado de Grütter et al., 2004; b) Diagrama MgO vs. Cr2O3 para cromitas, com delimitação dos campos de inclusões em diamantes e intercrescimento com diamantes, adaptado de Fipke et al. (1995). ... 24
Figura 4.2. Grão de granada piropo com textura de superfície remanescente de quelifita (RKE), pertencente ao Campo Kimberlítico Pimenta Bueno no estado de Rondônia. Em a) fotografia do grão em lupa binocular (escala: 0,5 mm) e em b) fotografia do mesmo grão em microscópio petrográfico (escala: 0,1 mm). Fonte: PDB/CPRM. ... 27
Figura 4.3. a) Grãos de granadas, provavelmente, G10 com textura de superfície esculturada (SES), pertencentes ao Campo Kimberlítico Campo Alegre de Goiás no estado de Goiás; notar cor roxa, brilho vítreo, superfícies lisas e fraturas conchoidais (escala: 0,5 mm). b) Grãos de granadas, provavelmente, eclogíticas com textura de superfície esculturada (SES), pertencentes ao Campo Kimberlítico Pimenta Bueno no estado de Rondônia; notar coloração alaranjada, brilho vítreo, superfícies lisas com fraturas conchoidais e superfícies casca de laranja nos grãos mais arredondados (escala: 1,0 mm). Fonte: PDB/CPRM. ... 28
Figura 4.4. a) e b) Grãos de picroilmenitas com textura de superfície esculturada (SES) amostrados próximo ao Campo Kimberlítico Jauru no estado de Mato Grosso; notar em a) brilho metálico com superfícies lisas e fraturas conchoidais (escala: 0,5 mm) e em b) grãos subarredondados com superfície fosca coberta por capas de leucoxênio (escala: 0,5 mm); c) Grão de picroilmenita com textura superficial de manto perovskita (MPE), pertencentes ao Campo Kimberlítico Lages no estado de Santa Catarina (escala: 0,1 mm). Fonte: PDB/CPRM. ... 29
Figura 4.5. Grãos de Cr-espinélios kimberlíticos (SPK), pertencentes ao Campo Kimberlítico Campo Alegre de Goiás no estado de Goiás; notar em a) grãos subarredondados com superfície fosca e textura superficial remanescente de kimberlito (RMK) (escala: 0,5 mm); e em b) cor preta com aspecto fosco e faces bem preservadas (escala: 0,5 mm). Fonte: PDB/CPRM. ... 30
Figura 4.6. a) Grãos de Cr-diopsídios com textura superficial remanescente de kimberlito (RMK), pertencentes ao Campo Kimberlítico Bambuí no estado de Minas Gerais (escala: 0,5 mm); b) Grãos de Cr-diopsídios com textura de superfície esculturada (SES), pertencentes ao Campo Kimberlítico Santa Fé no estado do Rio Grande do Norte; notar coloração verde esmeralda, planos de clivagem brilhantes e superfícies lisas (escala: 0,5 mm). Fonte: PDB/CPRM. ... 31
Figura 4.7. Fotomicrografias de grãos de diamantes da região de Cempaka, sudeste de Kalimantan (Província de Borneo). a) diamante incolor octaedro achatado com inclusões de grafite (tamanho do grão: 3,0 mm); b) diamante incolor tetrahexaedro com finas lamelas de deformação plástica (tamanho do grão: 4,0 mm). Adaptado de White et al. (2016). ... 32
Figura 4.8. Grãos de olivinas forsteritas com textura de superfície esculturada (SES). a) Grãos pertencentes ao Campo Kimberlítico Rosário do Sul no estado do Rio Grande do Sul; notar coloração amarela pálida, planos de clivagem brilhantes e superfícies lisas (escala: 1,0 mm). Fonte: PDB/CPRM. b) Imagem adaptada de McClenaghan e Kjasgaard (2001), escala 1,0 mm. ... 33
Figura 5.1. Compartimentação tectônica do estado do Rio Grande do Norte com a localização da área de estudo, modificado de Medeiros et al. (2010). ... 37
Figura 5.2. Mapa geológico da área de estudo, Datum WGS-84, Zona 24S, adaptado de Costa e Dantas (2014). ... 40
Figura 6.1. Mapa de distribuição de amostras ao longo da área de estudo, tendo por base o mapa geológico. As amostras são agrupadas por área-alvo, sendo destacada sua distribuição nos mapas de detalhe A e B. O mapa de detalhe A destaca as áreas-alvo Riacho Maracajá (I), Riacho Gaspar Lopes (III), Riacho das Pombas (IV) e Riacho do Açude (V). Já o mapa de detalhe B dá destaque às áreas-alvo Riacho Salgado (II) e Riacho Tupã (VI). Os pontos amostrados são identificados por seus respectivos
números de identificação (ID), facilitando a correlação e descrição dos mesmos ao longo dos capítulos. ... 44
Figura 6.2. Mapa mineralógico de grãos com distribuição espacial dos MIK por amostra ao longo da área de estudo. Apenas as amostras com valores positivos de MIK são representadas nos mapas de detalhe A e B. O mapa de detalhe A destaca as áreas-alvo Riacho Maracajá (I), Riacho Gaspar Lopes (III), Riacho das Pombas (IV) e Riacho do Açude (V). Já o mapa de detalhe B dá destaque às áreas-alvo Riacho Salgado (II) e Riacho Tupã (VI). Os pontos amostrados são identificados por seus respectivos números de identificação (ID), facilitando a correlação e descrição dos mesmos ao longo dos capítulos ... 45
Figura 6.3. Minerais indicadores de kimberlito da amostra FEQ 591 (ID 1) na fração grossa, pertencentes ao Alvo Riacho Maracajá. a) e b) Grãos de Mg-granada com textura SES, de coloração arroxeada, respectivamente fotografados em luz refletida e luz transmitida (escala: 1,0 mm); c) e d) Grãos de Mg-granada com textura SES, de coloração alaranjada, respectivamente fotografados em luz refletida e luz transmitida (escala: 1,0 mm). ... 48
Figura 6.4. Minerais indicadores de kimberlito da amostra FEQ 599 (ID 2) nas frações fina e média, pertencentes ao Alvo Riacho Maracajá. a) e b) Grãos de Cr-diopsídio com textura SES, respectivamente fração fina e média (escala: 1,0 mm); c) e d) Grãos de Cr-espinélio kimberlítico (SPK), respectivamente fração fina e média (escala: 1,0 mm); e) e f) Grãos de olivina com textura SES, respectivamente fração fina e média (escala: 1,0 mm). ... 50
Figura 6.5. Minerais indicadores de kimberlito da amostra FEQ 599 (ID 2) na fração grossa, pertencentes ao Alvo Riacho Maracajá. a) e b) Grãos de Mg-granada com textura SES, de coloração avermelhada, respectivamente fotografados em luz refletida e luz transmitida (escala: 1,0 mm); c) e d) Grãos de Mg-granada com textura SSK, de coloração avermelhada, respectivamente fotografados em luz refletida e luz transmitida (escala: 1,0 mm); e) e f) Grãos de Cr-diopsídio com textura SES, respectivamente fotografados em luz refletida e luz transmitida (escala: 1,0 mm). .. 51
Figura 6.6. Minerais indicadores de kimberlito da amostra FEQ 600 (ID 3) na fração grossa, pertencentes ao Alvo Riacho Maracajá. a) e b) Grãos de Mg-granada com textura SES, de coloração avermelhada, respectivamente fotografados em luz refletida e luz transmitida (escala: 1,0 mm); c) e d) Grãos de Mg-granada com textura SSK, de coloração avermelhada, respectivamente fotografados em luz refletida e luz transmitida (escala: 1,0 mm); e) e f) Grãos de Cr-diopsídio com textura SES, respectivamente fotografados em luz refletida e luz transmitida (escala: 1,0 mm). .. 52
Figura 6.7. Minerais indicadores de kimberlito da amostra FEQ 571 (ID 5) na fração média, pertencentes ao Alvo Riacho Salgado. a) e b) Grãos de Cr-espinélio kimberlítico (SPK), fotografados em luz refletida (escala: 0,5 mm); c) Grãos de Cr-espinélio kimberlítico (SPK), fotografados em luz transmitida (escala: 0,5 mm); d) e e)
Grãos de Mg-granada com textura SES, de coloração avermelhada, fotografados em luz refletida (escala: respectivamente 1,0 mm e 0,5 mm); f) Grãos de Mg-granada com textura SES, de coloração avermelhada, fotografados em luz transmitida (escala: 0,5 mm). ... 56
Figura 6.8. Minerais indicadores de kimberlito da amostra FEQ 576 (ID 6) na fração média, pertencentes ao Alvo Riacho Salgado. a) Grãos de Mg-ilmenita com textura SES, fotografados em luz refletida (escala: 0,5 mm); b) Grãos de Mg-ilmenita fotografados em luz transmitida (escala: 0,5 mm). ... 57
Figura 6.9. Minerais indicadores de kimberlito da amostra FEQ 598 (ID 11) na fração grossa, pertencentes ao Alvo Riacho Gaspar Lopes. a) Grãos de Mg-granada com textura SES, nas cores roxa, rosa, vermelha e laranja (escala: 1,0 mm); b) Grãos de Mg-ilmenita com textura SES (escala: 0,5 mm); c) Grãos de Cr-diopsídio com textura SES (escala: 0,5 mm); d) Grãos de Cr-espinélio kimberlítico (SPK) (escala: 0,5 mm); e) Visão geral dos quatro diferentes MIK encontrados na referida amostra (escala: 1,0 mm). Todas as fotos em luz refletida. ... 59
Figura 6.10. Minerais indicadores de kimberlito da amostra FEQ 598 (ID 11) na fração média, pertencentes ao Alvo Riacho Gaspar Lopes. a) e b) Grãos de Mg-granada com textura SES, de coloração arroxeada, respectivamente fotografados em luz refletida e luz transmitida (escala: 0,5 mm); c) e d) Grãos de Mg-granada com textura SES, de coloração alaranjada, respectivamente fotografados em luz refletida e luz transmitida (escala: 0,5 mm). ... 60
Figura 6.11. Minerais indicadores de kimberlito da amostra FEQ 594 (ID 13) na fração grossa, pertencentes ao Alvo Riacho das Pombas. a) e b) Grãos de Cr-espinélio kimberlítico (SPK), respectivamente fotografados em luz refletida e luz transmitida (escala: 1,0 mm). ... 62
Figura 6.12. Minerais indicadores de kimberlito da amostra FEQ 597 (ID 14) na fração grossa, pertencentes ao Alvo Riacho do Açude. a) Grãos de Mg-granada com textura SSK, na coloração avermelhada (escala: 1,0 mm); b) Grãos de Cr-espinélio kimberlítico (SPK) (escala: 1,0 mm). ... 64
Figura 6.13. Minerais indicadores de kimberlito da amostra FEQ 597 (ID 14) na fração fina, pertencentes ao Alvo Riacho do Açude. a) e b) Grão de Mg-granada com textura SES, de coloração avermelhada, respectivamente fotografados em luz refletida e luz transmitida (escala: 1,0 mm); c) e d) Grãos de Cr-diopsídio com textura SES, respectivamente fotografados em luz refletida e luz transmitida (escala: 1,0 mm); e) e f) Grãos de olivina com textura SES, respectivamente fotografados em luz refletida e luz transmitida (escala: 1,0 mm). ... 65
Figura 6.14. Resultado da análise granulométrica referente ao total de MIK recuperados nas 17 amostras distribuídas nas 6 áreas-alvo. Fração fina (30 %), fração média (52%) e fração grossa (18%). ... 68
Figura 6.15. Resultado da análise mineralógica referente ao total de MIK recuperados nas 17 amostras distribuídas nas 6 áreas-alvo. Granada (40%), Ilmenita (8%), Cr-diopsídio (7%) e Cr-espinélio (45%). ... 69
Figura 6.16. Resultado da análise textural dos grãos de granada, referente ao total de granadas recuperados nas 17 amostras distribuídas nas 6 áreas-alvo. SES (77%), SSK (22%) e RKE (1%). ... 70
Figura 6.17. Resultado da análise textural dos grãos de Cr-espinélio, referente ao total de Cr-espinélios recuperados nas 17 amostras distribuídas nas 6 áreas-alvo. SPK (98%), SPD (1%) e SPU (1%). ... 71
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1. Exemplos do uso de minerais indicadores para exploração de kimberlito em diferentes tipos de terrenos. Modificado de McClenaghan (2005). ... 7
Tabela 2.2. Coordenadas geográficas dos pontos das amostras coletadas, Datum WGS-84, Zona 24S. ... 8
Tabela 3.1. Elementos indicadores para materiais kimberlíticos. Entre parênteses encontra-se o valor aproximado do limite de detecção em partes por milhão (ppm). Adaptado de Muggeridge (1995). ... 16
Tabela 3.2. Comparação entre a mineralogia característica dos corpos kimberlíticos e lamproíticos. Destacado em negrito, os minerais únicos para cada tipo de rocha. Adaptado de Fipke et al. (1995). ... 19
Tabela 4.1. Classificação dos MIK quanto a suas prováveis texturas superficiais. RMK: remanescente de kimberlito; SES: superfície esculturada; RKE: remanescente de quelifita; RKI: remanescente de quelifita interna; SSK: superfície subquelifítica; MPE: manto perovskita; FAD: características de alteração diagenética. Fonte: LAPD - SGS GEOSOL. ... 25
Tabela 4.2. Termos originais das texturas de superfície dos MIK traduzido livremente do inglês para o português. ... 26
Tabela 4.3. Características para reconhecimento dos principais minerais indicadores de kimberlito e rochas afins. Modificado de Muggeridge (1995). ... 34
Tabela 6.1. Total de grãos de minerais indicadores de kimberlito (MIK) em cada área-alvo, subdivididas por prioridade 01 (P1) e 02 (P2), quantificadas por texturas superficiais presentes (RKE: remanescente de quelifita; SSK: superfície subquelifítica; SES: superfície esculturada; SPK: espinélio kimberlítico; SPU: espinélio não relacionado; SPD: espinélio duvidoso). Os valores foram contabilizados a partir dos resultados da contagem de grãos realizada pelo LAPD da SGS Geosol. ... 43
Tabela 6.2. Total de grãos de minerais indicadores de kimberlito por amostra coletada no Alvo Riacho Maracajá, classificados por granulometria analisada (fina, média ou grossa) e texturas superficiais presentes (SES: superfície esculturada; SSK: superfície subquelifítica; SPK: espinélio kimberlítico; SPD: espinélio duvidoso). ... 46
Tabela 6.3. Total de grãos de minerais indicadores de kimberlito por amostra coletada no Alvo Riacho Salgado, classificados por granulometria analisada (fina, média ou grossa) e texturas superficiais presentes (RKE: remanescente de quelifita; SSK: superfície subquelifítica; SES: superfície esculturada; SPK: espinélio kimberlítico; SPU: espinélio não relacionado). ... 53
Tabela 6.4. Total de grãos de minerais indicadores de kimberlito por amostra coletada no Alvo Riacho Gaspar Lopes, classificados por granulometria analisada (fina, média ou grossa) e texturas superficiais presentes (SES: superfície esculturada; SPK: espinélio kimberlítico). ... 57
Tabela 6.5. Total de grãos de minerais indicadores de kimberlito por amostra coletada no Alvo Riacho das Pombas, classificados por granulometria analisada (fina, média ou grossa) e texturas superficiais presentes (SES: superfície esculturada; SPK: espinélio kimberlítico). ... 61
Tabela 6.6. Total de grãos de minerais indicadores de kimberlito por amostra coletada no Alvo Riacho do Açude, classificados por granulometria analisada (fina, média ou grossa) e texturas superficiais presentes (SES: superfície esculturada; SPK: espinélio kimberlítico). ... 63
Tabela 6.7. Total de grãos de minerais indicadores de kimberlito por amostra coletada no Alvo Riacho Tupã, classificados por granulometria analisada (fina, média ou grossa) e texturas superficiais presentes (SES: superfície esculturada; SPK: espinélio kimberlítico; SPD: espinélio duvidoso). ... 66
Tabela 6.8. Estimativa da possível fonte das granadas mantélicas com base nas suas colorações. ... 73
ABREVIATURAS
CCET - Centro de Ciências Exatas e da Terra
CPRM – Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais DG – Departamento de Geologia
DJ – Domínio Jaguaribeano
DPS – Domínio Rio Piranhas-Seridó DSJ – Domínio São José do Campestre
FAD – Características de Alteração Diagenética
LAPD – Laboratório de Apoio à Pesquisa de Diamantes MID – Minerais Indicadores de Diamante
MIK – Minerais Indicadores de Kimberlito MPE – Manto Perovskita
NANA – Núcleo de Apoio de Natal PDB – Projeto Diamante Brasil RKE – Remanescente de Quelifita
RKI – Remanescente de Quelifita Interna RMK – Remanescente de Kimberlito RN – Rio Grande do Norte
SES – Superfície Esculturada SPD – Espinélio Duvidoso SPK – Espinélio Kimberlítico SPU – Espinélio Não Relacionado SSK – Superfície Subquelifítica
SUREG-RE – Superintendência Regional de Recife UFRN – Universidade Federal do Rio Grande do Norte
SUMÁRIO AGRADECIMENTOS ... i EPÍGRAFE ... iii RESUMO... iv ABSTRACT ... v LISTA DE FIGURAS ... vi LISTA DE TABELAS ... xi ABREVIATURAS ... xiii 1. INTRODUÇÃO ... 2 1.1. APRESENTAÇÃO ... 2 1.2. JUSTIFICATIVAS ... 2 1.3. OBJETIVO ... 3
1.4. LOCALIZAÇÃO E VIAS DE ACESSO ... 4
2. MÉTODOS E TÉCNICAS ... 7
2.1. AMOSTRAGEM ... 8
2.2. ANÁLISE LABORATORIAL ... 10
2.3. CRITÉRIOS DE INTERPRETAÇÃO ... 11
3. FONTES PRIMÁRIAS DE DIAMANTES ... 14
3.1. KIMBERLITOS ... 15
3.1.1. Definição ... 15
3.1.2. Paragênese Mineral ... 15
3.1.3. Fácies e Formas de Colocação ... 16
3.2. LAMPROÍTOS ... 18
3.2.1. Definição ... 18
3.2.2. Paragênese Mineral ... 18
3.2.3. Fácies e Formas de Colocação ... 19
3.3. OCORRÊNCIAS NO BRASIL E NO NORDESTE ... 20
4. MINERAIS INDICADORES DE KIMBERLITO ... 24
4.1. MG-GRANADA ... 26
4.2. PICROILMENITA ... 28
4.3. CROMO-ESPINÉLIO ... 29
4.4. CROMO-DIOPSÍDIO ... 30
4.6. OLIVINA ... 32
5. GEOLOGIA REGIONAL E DA ÁREA DE ESTUDO ... 36
5.1. PROVÍNCIA BORBOREMA ... 36
5.2. DOMÍNIO RIO PIRANHAS-SERIDÓ ... 36
5.2.1. Complexo Arábia ... 37
5.2.2. Complexo Caicó ... 38
5.2.3. Magmatismo Rio Ceará-Mirim ... 39
5.2.4. Magmatismo Macau ... 39
6. RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 42
6.1. ÁREAS-ALVO DE PRIORIDADE 01 ... 46
6.1.1. Alvo Riacho Maracajá ... 46
6.1.2. Alvo Riacho Salgado ... 53
6.1.3. Alvo Riacho Gaspar Lopes ... 57
6.2. ÁREAS-ALVO DE PRIORIDADE 02 ... 60
6.2.1. Alvo Riacho das Pombas ... 61
6.2.2. Alvo Riacho do Açude ... 62
6.2.3. Alvo Riacho Tupã ... 66
6.3. INTEGRAÇÃO DOS DADOS ... 67
6.3.1. Análise Granulométrica ... 67
6.3.2. Análise Mineralógica ... 68
6.3.3. Análise Textural ... 69
6.3.4. Análise Amostral ... 71
6.3.5. Estimativa da Fonte das Granadas Mantélicas com Base nas Suas Colorações ... 72
7. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ... 75
BEZERRA, A. K. 2016 CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO
1. INTRODUÇÃO
1.1. APRESENTAÇÃO
O presente relatório, intitulado
Minerais Indicadores de Kimberlitos na Porção Central do Estado do Rio Grande do , foi desenvolvido como requisito final da disciplina Relatório de Graduação (GLG0001), sendo entregue e apresentado com a finalidade de obtenção do título de Bacharel em Geologia, oferecido pelo Departamento de Geologia (DG), vinculado ao Centro de Ciências Exatas e da Terra (CCET) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN).
O desenvolvimento da pesquisa se deu com o apoio da Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM) por meio de um programa de estágio desenvolvido no Núcleo de Apoio de Natal (NANA), ligado à Superintendência Regional de Recife (SUREG-RE).
As informações contidas neste relatório resultaram do tratamento e análise de parte dos dados adquiridos através do Projeto Diamante Brasil (PDB), desenvolvido pela CRPM, no âmbito do estado do Rio Grande do Norte.
1.2. JUSTIFICATIVAS
A hipótese da presença de um corpo com afinidade kimberlítica no estado do Rio Grande do Norte (RN) foi levantada primeiramente por Silveira (2006). O autor reconheceu minerais indicadores de kimberlitos associados a xenólitos de natureza peridotítica e eclogítica numa intrusão de forma circular, a qual denominou Diatrema Santa Fé. Trabalhos posteriores desenvolvidos pela CPRM através do PDB (CUNHA
et al., 2014 e CABRAL NETO et al., 2015a) não só confirmaram a hipótese levantada
por Silveira (2006) como também descobriram outra intrusão de afinidade kimberlítica no estado, ambas então denominadas Santa Fé-1 (que corresponde ao Diatrema Santa Fé de Silveira, 2006) e Santa Fé-2, e ainda levantaram a possibilidade da existência de outras áreas favoráveis à presença de corpos semelhantes (CABRAL NETO et al., 2012).
Vale ressaltar a importância do estudo de kimberlitos devido a seus valores econômico e científico. O kimberlito, como fonte primária de diamantes, é considerado
importante fonte econômica quando constatado estar mineralizado em diamantes. Além disto, os corpos kimberlíticos também são de suma relevância por proporcionarem o estudo científico do manto terrestre, através de xenólitos de eclogitos e/ou peridotitos neles existentes.
De acordo com Helmstaedt e Gurney (1995), Morgan (1995) e Muggeridge (1995), quatro fatores importantes devem ser considerados para definição de áreas a serem prospectadas para diamantes, sendo eles:
I. Contexto tectônico favorável a conter corpos diamantíferos, que segundo a
regra de Clifford (CLIFFORD, 1966) refere-se a um ambiente cratônico arqueano;
II. Presença de corpos kimberlíticos, lamproíticos e/ou rochas afins;
III. Presença de detritos de diamantes; e,
IV. Presença de minerais indicadores de diamante.
Este trabalho se justifica pelo fato de apresentar dois (II e IV) desses quatro principais fatores, classificando a área em estudo como propensa à exploração para diamantes, visto as recentes descobertas de intrusões kimberlíticas e de resultados positivos para minerais indicadores de kimberlito (MIK) na área de estudo. Não deixando de lado o valor científico, a descoberta e o posterior estudo dos corpos kimberlíticos resultará num maior entendimento das rochas do manto por meio dos xenólitos existentes.
Segundo Mitchell (1986), kimberlitos tendem a ocorrer em forma de cluster, ou seja, como agregados de um ou mais corpos kimberlíticos numa determinada área/região. Sendo assim, a definição de cluster, bem como todos os fatores favoráveis, e ainda a existência de corpos já relatados na região, foram importantes razões para impulsionar a prospecção de outros corpos kimberlíticos nas áreas adjacentes no estado do Rio Grande do Norte.
1.3. OBJETIVO
O presente trabalho tem como objetivo identificar áreas potenciais para presença de corpos de afinidade kimberlítica na porção central do estado do Rio
BEZERRA, A. K. 2016 CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO
Grande do Norte, utilizando-se principalmente da técnica de reconhecimento e dispersão de minerais indicadores de kimberlito.
1.4. LOCALIZAÇÃO E VIAS DE ACESSO
A área em estudo está localizada na porção central do estado do Rio Grande do Norte, inserida nos municípios de Pedro Avelino, Angicos, Fernando Pedrosa, Lajes e Santana do Matos, e enquadrada nas folhas Lajes (SB.24-X-D-VI) e Açu (SB.24-X-D-V). O acesso a área é feito, partindo-se de Natal, pela BR-304 seguindo em direção a Lajes, uma distância aproximada de 125 km, e pelas rodovias estaduais RN-104, em sentido de Pedro Avelino, e RN-041, em direção a Santana do Matos (Figura 1.1).
A p lic a çã o d a T é cn ic a d e R a st re a m e n to d e M in er a is I n d ic a d o re s d e K im b e rl ito s n a P o rç ã o C e n tr a l d o E st a d o d o R io G ra n d e d o N o rt e , N o rd e st e d o B F ig ur a 1 .1 . M a p a d e lo ca liz a çã o d a á re a d e e st u d o e s u a s vi a s d e a ce ss o .
2. MÉTODOS E TÉCNICAS
Diversas técnicas de prospecção podem ser utilizadas para a exploração de kimberlitos e lamproítos - as principais fontes primárias do diamante -, entre elas podemos citar (FIPKE et al., 1995; MUGGERIDGE, 1995; MCCLENAGHAN e KJARSGAARD, 2001; PEREIRA, 2001; MCCLENAGHAN, 2005): (i) a magnetometria, utilizada neste contexto para localizar e delimitar intrusões, sobretudo em subsuperfície; (ii) fotointerpretação, analisando-se o contraste da vegetação e/ou solo com as rochas adjacentes; (iii) geoquímica, para caracterização de minerais pesados como indicadores das fontes diamantíferas e, consequentemente, do próprio diamante (de natureza peridotítica ou eclogítica); e (iv) a recuperação de minerais indicadores de kimberlito (MIK) a partir dos concentrados de minerais pesados.
A técnica de amostragem de MIK é a mais amplamente utilizada desde a descoberta do primeiro kimberlito rico em diamante, localizado em Kimberley, África do Sul (PEREIRA, 2001). Alguns exemplos da utilização desta técnica em diversos tipos de terreno em diferentes regiões do mundo podem ser visualizados na tabela 2.1.
Tabela 2.1. Exemplos do uso de minerais indicadores para exploração de kimberlito em diferentes tipos de terrenos. Modificado de McClenaghan (2005).
Mineral Indicador Material Amostrado Localização Terreno Referência Ilmenita, granada Sedimentos aluvionares Goiás, Brasil Tropical Tompkins (1987)
MIK Sedimentos aluvionares Wajrakarur, Índia Tropical Guptasarma et al. (1989)
Cr-espinélio, diamantes Sedimentos aluvionares Kimberley, Austrália Árido Sumpton e Smith (1997)
MIK Sedimentos aluvionares Colorado, USA Árido Carlson e Marsh (1986)
MIK Sedimentos aluvionares Wawa, Canadá Glacial Morris et al. (1998)
MIK Areia de dunas Botswana Deserto Lock (1985)
O estudo de MIK auxilia na identificação de rochas kimberlíticas e afins (i.e., lamproítos, lamprófiros, melnoiítos, meleliítos, kamafugitos, entre outras), podendo ou não conter diamantes. As distribuições amostrais desses minerais, bem como suas características texturais, indicam uma relativa proximidade de prováveis corpos kimberlíticos (MCCLENAGHAN, 2005). Com o resultado de análises de laboratório faz-se possível elaborar um planejamento de áreas alvos a serem investigadas.
Os principais MIK utilizados para este estudo são Mg-granadas, Mg-ilmenitas, Cr-espinélios, Cr-diopsídios, olivinas e o próprio diamante (quando existente).
Aplicação da Técnica de Rastreamento de Minerais Indicadores de Kimberlitos na Porção Central do Estado do Rio Grande do Norte, Nordeste do Brasil
2.1. AMOSTRAGEM
A amostragem foi desenvolvida pela equipe da CPRM, através do Projeto Diamante Brasil. Os pontos para coleta de amostras (Tabela 2.2) foram definidos a partir da localização dos corpos kimberlíticos já conhecidos (Santa 1 e Santa Fé-2), levando em consideração a rede de drenagem nas proximidades (Figura 2.3). As amostras foram coletadas de fontes como aluviões, coluviões e/ou saprólitos.
Tabela 2.2. Coordenadas geográficas dos pontos das amostras coletadas.
Datum WGS-84, Zona 24S.
ID Amostra UTM X UTM Y Altitude (m)
1 FEQ591 792507 9382780 139 2 FEQ599 795841 9381791 155 3 FEQ600 796747 9381171 164 4 FEQ601 796928 9381469 160 5 FEQ571 780068 9365015 150 6 FEQ576 780223 9365096 157 7 FEQ577 780421 9365107 159 8 FEQ578 779501 9365218 153 9 FEQ579 778463 9364882 147 10 FEQ588 796151 9386313 130 11 FEQ598 796011 9386358 159 12 FEQ593 793961 9379850 148 13 FEQ594 794223 9379251 143 14 FEQ597 794892 9377296 151 15 FEQ583 775881 9366527 136 16 FEQ584 776053 9365920 138 17 FEQ585 775528 9365870 138 18 FEQ574 780388 9367240 157 19 FEQ575 780892 9364779 158 20 FEQ580 776869 9363474 143 21 FEQ581 777207 9363260 137 22 FEQ582 776927 9363260 138 23 FEQ586 796256 9385967 129 24 FEQ587 795858 9386459 123 25 FEQ592 793161 9381485 146 26 FEQ595 795165 9377674 128 27 FEQ596 794576 9377419 149 28 FFN160 781964 9386153 107 29 FFN161 797944 9367773 198 30 FFN162 808542 9377385 193
Para isto, utilizou-se do método de amostragem mundialmente utilizado para prospecção de diamantes, onde a principal finalidade é a recuperação de MIK a partir do concentrado de minerais pesados obtido por peneiramento e concentrados de peneira e bateia (MUGGERIDGE, 1995). No total, foram coletadas 30 amostras, cada uma contendo inicialmente 20 litros de material amostrado. Devido a ausência de água nos locais amostrados, foi realizado um pré-peneiramento a seco no ponto coletado (Figura 2.1.a), reduzindo assim o volume a ser posteriormente utilizado no peneiramento a úmido numa localidade próxima. Ambos os peneiramentos foram executados utilizando-se do conjunto de peneiras (Figura 2.1.b) com malha de 4, 8, 16 e 28# (mesh), sobrepostas a bateia de fundo cônico. Por último, os concentrados da bateia (<28#) e da peneira de 28# (Figuras 2.2.a, b) foram coletados e enviados para análise laboratorial a fim de quantificação, caracterização e análise dos minerais indicadores de kimberlito.
Figura 2.1. a) Peneiramento a seco realizado no local de coleta das amostras; b) Conjunto de peneiras utilizadas no processo de peneiramento e concentração (a seco e a úmido).
Figura 2.2. Material concentrado coletado para amostragem. a) Concentrado (material escuro no centro) retido na peneira de 28#; b) Concentração de finos (<28#) em bateia de fundo cônico.
Aplicação da Técnica de Rastreamento de Minerais Indicadores de Kimberlitos na Porção Central do Estado do Rio Grande do Norte, Nordeste do Brasil
Figura 2.3. Mapa de localização dos pontos amostrados. A identificação de cada ponto é feita utilizando-se a numeração do campo ID da Tabela 2.2.
2.2. ANÁLISE LABORATORIAL
As amostras coletadas foram enviadas para análise mineralógica no Laboratório de Apoio à Pesquisa de Diamantes (LAPD) da SGS GEOSOL. As análises
realizadas tiveram por finalidade a identificação e descrição dos minerais satélites para corpos kimberlíticos e/ou rochas afins.
O número máximo de grãos solicitados para investigação é determinado por cada requerente. Para este projeto, foi estabelecida uma contagem máxima de 100 grãos para Mg-granada e espinélio, e máxima de 30 grãos para Mg-ilmenita, Cr-diopsídio e olivina. Com relação aos grãos de diamante, estes não são estipulados valores máximos, sendo então requerido a contagem total no caso da existência destes minerais na amostra. Embora se conclua a ausência de minerais indicadores de kimberlito, as amostras são analisadas cautelosamente para os grãos de diamante. Uma das primeiras etapas de preparação para análise é o processo de
acidificação e seleção por líquido denso, utilizando-se bromofórmio (CHBr3), cuja
densidade é 2,89 g/ml. Neste processo, os minerais com densidade inferior a 2,89 g/ml tenderão a flutuar, havendo então sua remoção, e aqueles com densidade superior a 2,89 g/ml tenderão a afundar, selecionando assim o material para futura análise (CAMPOS et al., 2004).
Cada amostra foi cuidadosamente analisada, resultando na seleção dos grãos dos MIK encontrados. Estes foram, então, classificados de acordo com sua textura de superfície, grau de abrasão e cor, tais aspectos serão detalhados no capítulo 4 do presente relatório. As feições texturais servem como base para interpretações de proveniência e história dos grãos selecionados.
Após o término de cada análise amostral, os materiais utilizados foram devidamente limpos com intuito de não contaminar as demais amostras. Isto é um fator de extrema importância, uma vez que uma amostra contaminada com minerais kimberlíticos não pertencentes a mesma poderá indicar um resultado errôneo, gerando sérias implicações nas etapas posteriores a análises dos dados.
2.3. CRITÉRIOS DE INTERPRETAÇÃO
Com a finalidade de identificar e delimitar prováveis alvos favoráveis à existência de novos corpos kimberlíticos na área de estudo, dois critérios interpretativos principais foram levados em consideração: (i) a presença e quantificação de MIK e (ii) as bacias de drenagens onde cada amostra foi coletada (BEZERRA et al., 2015).
Aplicação da Técnica de Rastreamento de Minerais Indicadores de Kimberlitos na Porção Central do Estado do Rio Grande do Norte, Nordeste do Brasil
Tanto os valores positivos de MIK amostrados, quanto os negativos (i.e., inexistência de MIK na amostra analisada) são essenciais para a delimitação das áreas. Valores positivos indicam a direção que devemos tomar na rede de drenagem, neste caso, sempre à montante do ponto amostrado, uma vez que os minerais indicadores tendem a ser carreados drenagem a baixo (CAVALCANTI NETO e ROCHA DA ROCHA, 2010). Em contraste, os valores negativos de MIK definem áreas desfavoráveis a conter corpos kimberlíticos, podendo ser descartadas para trabalhos futuros.
A quantificação e as características texturais dos MIK foram primeiramente relatadas pelo LAPD, na forma de relatórios técnicos e planilhas amostrais demonstrativas. Estes valores foram utilizados para plotagem em bases cartográficas utilizando-se do programa ArcGIS 10.1, sendo então visualizada e analisada sua distribuição na área de estudo (BEZERRA et al., 2015).
Uma posterior análise mineralógica e textural foi executada no laboratório de microscopia do NANA/CPRM com a finalidade de checagem das amostras analisadas e para reconhecimento fotográfico das características texturais dos MIK. Para este fim, foram utilizados o microscópio Olympus BX51, com câmera Infinity 1, 2CB acoplada, bem como a lupa binocular modelo Stemi DV4, Zeiss, com câmera Moticom 2000, 2.0M pixel. O programa principal para aquisição das fotografias foi o AnalySIS
BEZERRA, A. K. 2016 CAPÍTULO 3 FONTES PRIMÁRIAS DE DIAMANTES
3. FONTES PRIMÁRIAS DE DIAMANTES
Apesar da existência de diversas fontes diamantíferas, tais como kimberlitos, lamproítos, lamprófiros, melnoiítos, meleliítos e kamafugitos (WOOLLEY et al., 1996), entre outras, este capítulo irá focar apenas nas duas principais rochas fontes consideradas mundialmente como as únicas economicamente viáveis para exploração de diamantes: kimberlitos e lamproítos (FIPKE et al., 1995). Para facilitar as denominações, ao longo deste relatório são utilizados os termos "corpos kimberlíticos" ou somente "kimberlitos" como uma classe geral da rocha fonte para diamantes, porém sendo diferenciados dos lamproítos no presente capítulo.
Segundo Pereira (2001), os kimberlitos localizados em crátons arqueanos eram considerados como exclusivas fontes de diamantes até meados dos anos 1980, levando-se apenas em consideração a regra de Clifford (CLIFFORD, 1966), a qual atestava, segundo estudo nos corpos diamantíferos encontrados na África, que tais depósitos só eram encontrados em terrenos que se mantiveram estáveis nos últimos 1500 Ma. Esta afirmação foi então modificada quando houve a descoberta no ano de 1983 do corpo de olivina lamproíto rico em diamantes em Argyle, oeste da Austrália, geologicamente inserido num terreno de cinturão móvel (JAQUES et al., 1986; PEREIRA, 2001, 2010).
Além das fontes primárias de diamantes (kimberlitos e lamproítos), há ainda as fontes secundárias, tais como plácer, bacias sedimentares e tilitos, sendo os dois primeiros bastante explorados no Brasil, e o último mais conhecido por seus relatos de depósitos no Canadá. Os diamantes encontrados nestas fontes secundárias são associados a fontes primárias, as quais, na maioria das vezes, não são encontradas, seja devido a acreção crustal relacionada a fragmentação continental, intemperismo, erosão do pipe original ou pela dificuldade para localização de tais corpos primários (SILVEIRA et al., 2013a). Tais fontes secundárias não serão detalhadas no presente relatório.
No geral, kimberlitos e lamproítos (Figura 3.1.a, b) são rochas bem distintas, sendo possível sua distinção (nada tão simples quanto parece) a partir de características petrográficas, petrológicas, isotópicas e forma de colocação, tendo apenas em comum o fato de serem consideradas, ambas, como produtos de magmatismo continental intraplaca (SCOTT-SMITH, 1987).
3.1. KIMBERLITOS
Segundo Scott-Smith (1987), o termo "kimberlito" foi primeiramente utilizado por Lewis (1887) ao descrever uma rocha rica em diamantes localizada em Kimberley, na África do Sul. Apesar de mundialmente explorados para a extração de diamantes, vale ressaltar que nem todos kimberlitos são mineralizados com este mineral precioso (SCOTT-SMITH, 1987).
3.1.1. Definição
Segundo Clement et al. (1984), Scott-Smith (1987), Mitchell (1986, 1991) e Fipke et al. (1995), kimberlitos representam um grupo de rochas ultrabásicas
potássicas, ricas em voláteis (CO2 e H2O), as quais exibem uma textura inequigranular
distintiva resultante da presença de macrocristais, às vezes megacristais, imersos numa matriz de granulação fina. Petrograficamente são consideradas como rochas complexas, híbridas, tipicamente contendo xenólitos e xenocristais derivados do manto, tais como peridotitos, eclogitos e glimmeritos, entre outros, bem como fenocristais cristalizados do magma kimberlítico, resultante de múltiplas intrusões ao longo do tempo (SCOTT-SMITH, 1987; FIPKE et al., 1995).
3.1.2. Paragênese Mineral
De acordo com Clement et al. (1984), Scott-Smith (1987), Mitchell (1986, 1991) e Fipke et al. (1995), a assembleia de macrocristais consiste dominantemente de grãos anedrais de olivinas, por vezes arredondados, podendo conter ainda grãos de flogopita, Mg-ilmenita, Cr-espinélio, Mg-granadas, clinopiroxênios e ortopiroxênios. Já a matriz, por sua vez, contém fenocristais de olivina e, às vezes, flogopita associada a carbonatos (normalmente calcita), serpentina (rica em Fe), clinopiroxênio (tipicamente diopsídio), monticellita, apatita, espinélio (Mg-cromita), perovskita e ilmenita (CLEMENT et al., 1984; SCOTT-SMITH, 1987; MITCHELL, 1986, 1991; e FIPKE et al., 1995). Importante destacar que esta assembleia mineral normalmente não é encontrada presente em sua totalidade em nenhum corpo kimberlítico (SCOTT-SMITH, 1987; MITCHELL, 1991).
BEZERRA, A. K. 2016 CAPÍTULO 3 FONTES PRIMÁRIAS DE DIAMANTES
Análises químicas (química mineral e/ou rocha total) são essenciais para a confirmação da existência de um corpo kimberlítico, uma vez que, em geral, o material recuperado está bastante intemperizado (MUGGERRIDGE, 1995). Uma tabela com os elementos químicos característicos quando da presença de kimberlitos é apresentada por Muggeridge (1995), a fim de ilustrar a paragênese de elementos indicadores associados a tais corpos kimberlíticos (Tabela 3.1).
Tabela 3.1. Elementos indicadores para materiais kimberlíticos. Entre parênteses encontra-se o valor aproximado do limite de detecção em partes por milhão (ppm). Adaptado de Muggeridge (1995).
Mais importante Ni (20), Cr (20), Nb (5), Mg (50+)
Importante Ce (5), Nd (2), Zr (5), Co (2), P (50+), Ti (50+), La (5), Rb
(2), Ba (20), Sr (10)
Úteis para casos específicos
Pr (1), Hf (0,1), Ta (0,5), Cu (2), V (5), K (50+), Cs (0,1), Sm (1), Li (1), Mo (0,1), Zn (2), U (0,1), Sc (1), Th (1), Y (1), Sn (0,1), Ga (0,1), As (0,01), Pb (1), F (50), Cl (5)
3.1.3. Fácies e Formas de Colocação
Segundo Scott-Smith (1987) e Fipke et al. (1995), a classificação genética-textural de kimberlitos fornece importantes informações sobre a forma de colocação dos mesmos na litosfera. Três tipos de fácies podem ser diferenciadas de acordo com as características petrográficas e texturais (Figura 3.1.a) (SCOTT-SMITH, 1987; FIPKE et al., 1995):
(i) Fácies Cratera: constituída de epiclastos, normalmente associados a materiais provenientes de depósitos de leques aluviais e lacustres, e piroclastos, em menor proporção. Esta fácies é facilmente erodida, podendo ser encontrado fragmentos da mesma na fácies diatrema, que se encontra em maior profundidade. Apresenta-se como estrutura rasa de bacia, com mergulhos entre 25 e 70º, normalmente com menos de 1500 m de diâmetro, variando sua profundidade de 150 a 300 m.
(ii) Fácies Diatrema: consiste principalmente de brecha kimberlítica tufisítica, a qual é resultante de um complexo sistema intrusivo de fluidos. Caracterizada por sua textura grossa, comumente contendo corpos juvenis do tipo lapilli, xenólitos da rocha matriz, fragmentos de kimberlitos (autólitos), xenólitos e xenocristais derivados do manto superior e da crosta, cimentados por uma massa fina composta por minerais
kimberlíticos. Nesta fácies, os corpos ocorrem como intrusões verticais, apresentando formato de cone invertido e forma circular em planta caracterizadas por uma única intrusão. Variam até 1000 m em diâmetro e 2000 m de comprimento axial, com mergulhos entre 75 a 80º.
(iii) Fácies Hipoabissal: comumente apresenta textura de macrocristais com matriz fina, cristalizada a partir do magma kimberlítico, podendo exibir textura uniforme ou segregada. Esta fácies, que caracteriza a zona de raiz (root zone), apresenta-se de forma irregular e associada normalmente a diques e soleiras.
Figura 3.1. Modelo clássico de (A) pipe kimberlítico e (B) pipe lamproítico da Austrália, ilustrado por Gonzaga e Tompkins (1991). Notar diferenças na forma e distribuição das fácies ao longo dos pipes, bem como a petrografia associada. Ao lado de cada pipe ilustrado, há exemplos de corpos kimberlíticos e lamproíticos estudados mundialmente, demarcando a posição vertical do corpo, fácies associada, em que os mesmos foram encontrados preservados.
Segundo Fipke et al. (1995), kimberlitos normalmente ocorrem associados a outras intrusões/pipes, denominando-se este agrupamento de clusters. Cada cluster é composto de 1 a 20 intrusões próximas entre si (< 1 km) e separadas em 2 km ou mais de outros clusters semelhantes (MITCHELL, 1986). Não necessariamente todos os corpos apresentarão diamantes em sua assembleia mineral, como por exemplo, o caso em Kimberley em que dos 15 pipes incluídos num único cluster, cinco são mineralizados com diamantes (FIPKE et al., 1995).
BEZERRA, A. K. 2016 CAPÍTULO 3 FONTES PRIMÁRIAS DE DIAMANTES
3.2. LAMPROÍTOS
Segundo Scott-Smith (1987), o termo "lamproíto" foi primeiramente utilizado por Niggli (1923) ao descrever uma rocha rica em leucita localizada em Wyoming, no sudeste da Espanha. Posteriormente, Troger (1935), utilizou o mesmo termo para classificar uma rocha rica em potássio e magnésio, também denominada de lamprófiro. O termo foi subsequentemente utilizado por Wade e Prider (1940) para descrever as rochas da região oeste de Kimberley, na Austrália ocidental, tendo sido popularizado após a descoberta de um lamproíto diamantífero em Argyle (ATKINSON
et al., 1984; JAQUES et al., 1986).
3.2.1. Definição
De acordo com Scott-Smith e Skinner (1984), Scott-Smith (1987), Mitchell (1986, 1991) e Fipke et al. (1995), lamproítos representam um grupo de rochas máficas ultrapotássicas caracterizadas pela presença de um ou mais dos seguintes fenocristais: titanita, flogopita pobre em alumínio, leucita (normalmente pobre em sódio), tetraferriflogopita titanífera, richterita potássica titanífera, olivina fosrterítica, diopsídio e sanidina.
3.2.2. Paragênese Mineral
Além da mineralogia principal supracitada, característica dos lamproítos, outros minerais acessórios podem ser encontrados, dentre eles: priderita, apatita, wadeíta, espinélio, ilmenita, shcherbakovita, armalcolita, perovskita e jeppeíta, além de, por vezes, conterem carbonatos, clorita e zeólitas como minerais secundários e ainda vidro vulcânico, este último normalmente encontrado em abundância (SCOTT-SMITH e SKINNER, 1984; SCOTT-SMITH, 1987; MITCHELL, 1986, 1991; FIPKE et al., 1995). Apesar de apresentar uma grande e variada assembleia mineral, podemos reduzir este número a uma classe principal, sendo possível uma comparação com a assembleia mineral constituinte dos kimberlitos (Tabela 3.2).
Tabela 3.2. Comparação entre a mineralogia característica dos corpos kimberlíticos e lamproíticos. Destacado em negrito, os minerais únicos para cada tipo de rocha. Adaptado de Fipke et al. (1995).
LAMPROÍTOS leucita, vidro, flogopita, clinopiroxênio, K-richterita, olivina, perovskita, apatita, K-feldspato, priderita, wadeíta, Sr-barita, Cr-espinélio, titanomagnetita, armalcolita, zircão
KIMBERLITOS olivina, flogopita, monticellita, carbonato, serpentina, clinopiroxênio, ortopiroxênios, apatita, Cr-espinélio, ilmenita, perovskita, zircão
Segundo Scott-Smith e Skinner (1984) e Scott-Smith (1987), a nomenclatura dos lamproítos é normalmente feita tomando-se por base sua mineralogia modal principal tal como, por exemplo, o pipe de "olivina lamproíto" rico em diamantes explorado em Argyle, Austrália Ocidental. Tomando-se por base este conceito, seis principais minerais são considerados dominantes para esta classificação: leucita, flogopita, anfibólio, clinopiroxênio, olivina e sanidina (SCOTT-SMITH e SKINNER, 1984; SCOTT-SMITH, 1987).
3.2.3. Fácies e Formas de Colocação
De acordo com Scott-Smith (1987), intrusões lamproíticas são predominantemente compostas por rochas vulcanoclásticas e rochas magmáticas. As primeiras incluem rochas piroclásticas materiais clásticos ejetados por fendas vulcânicas, os quais são classificados de acordo com sua granulometria (cinza vulcânica, tufo vulcânico, lapilli tufo ou brecha piroclástica), e rochas epiclásticas resultantes do intemperismo e erosão de rochas vulcânicas litificadas (SCOTT-SMITH, 1987). Em adição, Scott-Smith (1987) informa que autoclastos podem estar presentes como resultado da fragmentação por fricção mecânica durante a ascensão magmática. Já as rochas magmáticas, segundo Scott-Smith (1987), são caracterizadas por apresentarem textura vítrea a altamente vesicular (scoriaceous).
Assim como os kimberlitos, os lamproítos (Figura 3.1.b) também apresentam uma complexa geologia ao longo do pipe, resultante de múltiplas intrusões, porém sendo normalmente identificáveis duas fácies principais, além de uma zona de diques (SCOTT-SMITH, 1987):
(i) Fácies Cratera: tipicamente apresenta em planta forma circular a elíptica, e em formato de "taça de champanhe" na vertical, variando seu diâmetro até 1500 m. A
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cratera exibe características irregulares ou assimétricas, relativamente rasa, com mergulhos em torno de 30º.
(ii) Fácies Magmática: encontra-se cortando rochas vulcanoclásticas pertencentes à fácies cratera, formando lagos de lavas trituradas ou domos magmáticos ocupando grande proporção da cratera.
(iii) Zona de Diques: diques e soleiras podem ou não ocorrer associados ao
pipe lamproítico, e normalmente ocorrem nas zonas mais profundas, equivalente a
zona de raiz dos kimberlitos.
3.3. OCORRÊNCIAS NO BRASIL E NO NORDESTE
Diversas ocorrências de corpos kimberlíticos e de depósitos secundários, sendo este último a fonte principal da extração de diamantes no Brasil, são relatados em grande parte do território brasileiro. Tendo em conta essa dispersão de informação, o Serviço Geológico do Brasil (CPRM) lançou o Projeto Diamante Brasil (PDB) em 2011 com a finalidade de reunir e gerar dados geológicos, geocronológicos, geoquímicos e mineralógicos relacionados a essas ocorrências, cujos resultados preliminares vêm sendo apresentados em conferências científicas (congressos e simpósios) e terão seus resultados finais publicados em forma de mapas temáticos e relatórios técnicos ao final do projeto (SILVEIRA et al., 2013a). O presente relatório de graduação, por sua vez, utilizou parte dos dados ainda não estudados do projeto supracitado para desenvolver esta pesquisa.
Analisando-se a figura 3.2, disponibilizada através do PDB, podemos chegar às seguintes deduções:
(i) Corpos kimberlíticos estão localizados em grande parte do território brasileiro, estando distribuídos nos seguintes estados: Rio Grande do Sul (RS), Santa Catarina (SC), Paraná (PR), São Paulo (SP), Mato Grosso (MT), Goiás (GO), Minas Gerais (MG), Rondônia (RO), Roraima (RR), Pará (PA), Amapá (AP), Maranhão (MA), Piauí (PI), Bahia (BA) e Rio Grande do Norte (RN);
(ii) Dentre os estados supracitados, podemos citar aqueles no qual a exploração de diamantes existe (apenas em fonte secundária): PR, SP, MT, GO, MG, RO, RR, PA, AP, MA, PI, BA, onde, fazendo-se uma relação entre a existência dos corpos kimberlíticos no estado e a existência de diamantes em fontes secundárias, deixa a refletir sobre a possibilidade dos diamantes encontrados terem sido trazidos à
superfície por meio dos corpos existentes na região. Além destes, no estado de Mato Grosso do Sul (MS) há vários garimpos de diamantes em depósitos secundários, porém não há relatos de corpos kimberlíticos.
(iii) Apenas nos estados do Acre (AC), Ceará (CE), Paraíba (PB), Alagoas (AL), Espírito Santo (ES) e Rio de Janeiro (RJ) ainda não foram relatadas ocorrências de rochas kimberlíticas e/ou afins, nem tão pouco relatos de exploração de diamantes em fontes secundárias, não devendo ser descartada a possibilidade da existência dos mesmos;
(iv) Com relação à extração de diamantes em fontes primárias, apenas dois corpos têm sido relatados até o momento como economicamente viáveis: (i) Canastra-1, localizado em MG, que devido a questões ambientais encontra-se inserido na reserva ecológica Serra da Canastra a explotação de diamantes está impedida até que um licenciamento ambiental seja concedido; (ii) Braúna-3, localizado na BA, o qual foi anunciado em 2015 pela Lipari Mineração Ltda. como a primeira mina de diamantes em fonte primária (rocha kimberlítica) a ser explorada na América Latina. A produção comercial está prevista para iniciar em 2016.
(v) Vale ressaltar que, apesar de haver apenas dois corpos kimberlíticos com teores econômicos confirmados para exploração de diamantes (Braúna-3 e Canastra-1), existem ainda outros corpos kimberlíticos portadores de diamantes, porém poucos deles apresentam potencial para futuras extrações (SILVEIRA et al., 2013b). Todavia, alguns deles se destacam pelo potencial, tais como os corpos Três Ranchos-4 (GO), Carolina-1 (RO), Collier-4 (MT), Salvador-1 (BA), entre outros.
(vi) Como exemplo de recentes descobertas na região nordeste, há os corpos de afinidade kimberlítica (Santa Fé-1 e Santa Fé-2) encontrados no estado do RN, tendo seu primeiro relato realizado por Silveira (2006) e posteriormente confirmados durante o desenvolvimento do PDB (CUNHA et al., 2014; CABRAL NETO et al., 2015a, 2015b; BEZERRA et al., 2015).
BEZERRA, A. K. 2016 CAPÍTULO 3 FONTES PRIMÁRIAS DE DIAMANTES
Figura 3.2. Mapa de corpos kimberlíticos e ocorrências de diamantes no Brasil, atualizado após levantamentos de campo e bibliográfico. Fonte: PDB/CPRM.
BEZERRA, A. K. 2016 CAPÍTULO 4 MINERAIS INDICADORES DE KIMBERLITO
4. MINERAIS INDICADORES DE KIMBERLITO
De acordo com McClenaghan (2005), os minerais indicadores são responsáveis pela detecção de depósitos minerais, alterações ou litotipos, os quais refletem dispersão mecânica de suas rochas fonte. No caso dos minerais indicadores de kimberlito (MIK), estes são dispersos na superfície a partir da desagregação dos xenólitos de peridotito e eclogito, comumente associados a intrusões kimberlíticas (MCCLENAGHAN, 2005; SHIREY e SHIGLEY, 2013). Entre os principais MIK podemos citar: granada Cr-piropo, Mg-ilmenita, Cr-espinélio, Cr-diopsídio, olivina e diamante (MUGGERIDGE, 1995; MCCLENAGHAN, 2005).
Especificamente para a prospecção de kimberlitos diamantíferos, uma subclasse de minerais indicadores, denominada de minerais indicadores de diamante (MID) é amplamente considerada para avaliar a potencialidade do corpo intrusivo conter diamantes (MCCLENAGHAN, 2005). Como MID temos: (i) granada Cr-piropo subcálcica (G10) associada a harzburgitos e dunitos (Figuras 4.1.a e 4.3.a); (ii) granada Cr-piropo (G9) associada a lherzolitos (Figura 4.1.a); (iii) granadas piropo-almandina com alto teor de sódio (Na) relacionadas a fontes eclogíticas (Figura 4.3.b); e, por último, (iv) cromita com altos teores de cromo (Cr) e magnésio (Mg) (Figura 4.1.b) relacionadas a fontes harzburgíticas e duníticas (SOBOLEV, 1971; GURNEY e SWITZER, 1973; SOBOLEV et al., 1973; GURNEY, 1984; FIPKE et al., 1989; 1995; GRIFFIN e RYAN, 1995; SCHULZE, 1999).
Figura 4.1. a) Diagrama CaO vs. Cr2O3 para classificação de granadas mantélicas, segundo Grütter et al. (2004); b) Diagrama MgO vs. Cr2O3 para cromitas, com delimitação dos campos de inclusões em diamantes e intercrescimento com diamantes, adaptado de Fipke et al. (1995).
No geral, segundo McClenaghan (2005), os MIK são caracterizados levando em consideração seus aspectos mineralógicos e petrográficos, tais como morfologia dos grãos (esférico, sub-esférico, prismático, etc.), texturas superficiais (tabelas 4.1 e 4.2), química mineral, granulometria, índice de dureza, densidade relativa e resistência ao intemperismo e transporte, sendo este último intrinsecamente ligado ao grau de proximidade da rocha fonte (MUGGERIDGE, 1995).
McClenaghan (2005), referindo-se à granulometria dos MIK, informa que a maioria dos minerais indicadores de fontes primárias diamantíferas encontra-se na fração 0,50 0,25 mm, sendo 0,3 mm, normalmente, a fração mínima analisada pela maioria dos laboratórios (MUGGERIDGE, 1995).
Tabela 4.1. Classificação dos MIK quanto a suas prováveis texturas superficiais.
RMK: remanescente de kimberlito; SES: superfície esculturada; RKE: remanescente de quelifita; RKI: remanescente de quelifita interna; SSK: superfície subquelifítica; MPE: manto perovskita;
FAD: características de alteração diagenética. Fonte: LAPD - SGS GEOSOL.
MINERAL GRANADA ILMENITA CR-DIOPSÍDIO CR-ESPINÉLIO DIAMANTE OLIVINA
TEXTURAS
RMK RMK RMK RMK RMK RMK
RKI MPE SES ---- ---- SES
RKE FAD ---- ---- ---- ----
SSK SES ---- ---- ---- ----
SES ---- ---- ---- ---- ----
Podemos inferir uma distância relativa da fonte primária a partir da textura superficial presente nos grãos. Na tabela 4.1 é listado as texturas superficiais para cada mineral por ordem de maior para menor probabilidade de os grãos estarem próximos da rocha fonte. Tendo como exemplo os grãos de granada, poderíamos dizer que um grão com textura RMK implicaria numa alta proximidade, uma vez que este preserva elementos da rocha fonte agregados ao grão; já os grãos com textura SES implicaria numa maior distância da rocha fonte, uma vez que sua superfície encontra-se livre de elementos remanescentes da intrusão kimberlítica.
Com relação aos termos das texturas de superfície, a nível de informação, estes foram traduzidos livremente pela autora a partir dos termos existentes na língua inglesa, como demonstrado na tabela 4.2, tendo sido mantido e adotado ao longo do texto as siglas originais em inglês.
BEZERRA, A. K. 2016 CAPÍTULO 4 MINERAIS INDICADORES DE KIMBERLITO
Tabela 4.2. Termos originais das texturas de superfície dos MIK traduzido livremente do inglês para o português.
SIGLA TERMO EM INGLÊS TRADUÇÃO PARA O PORTUGUÊS
RMK Remnants of kimberlite Remanescente de kimberlito
SES Sculputured surfaces Superfície esculturada
RKE Remnants of kelyphite Remanescente de quelifita
RKI Remnants of internal kelyphite Remanescente de quelifita interna
SSK Sub-kelyphitic surface Superfície subquelifítica
MPE Perovskite mantle Manto perovskita
FAD Diagenetic alteration features Características de alteração diagenética
A seguir serão detalhados os principais minerais indicadores de kimberlito, tendo suas descrições resumidas, acrescentadas de informações extras, na tabela 4.3.
4.1. MG-GRANADA
As granadas kimberlíticas podem apresentar cinco diferentes tipos de texturas superficiais, tais como: remanescente de kimberlito (RMK), remanescente de quelifita (RKE), remanescente de quelifita interna (RKI), superfície subquelifítica (SSK) e superfície esculturada (SES). Segundo Garvie e Robinson (1984) e Dredge et al. (1996), a quelifita é reconhecida como um coroa de reação ao redor das granadas piropos (Figura 4.2.a, b), resultante de reações entre as granadas e olivinas e/ou ortopiroxênios ocorridas por alívio de pressão durante a ascensão dos xenólitos peridotíticos no magma kimberlítico. Normalmente é constituída por piroxênios, espinélio, flogopita ou serpentina. Granadas com textura subquelifítica e/ou de superfície esculturada podem apresentar-se com uma superfície fosca granulada, com pontilhados, sendo estas normalmente associadas a fontes peridotíticas, ou ainda com uma superfície chamada "casca de laranja" (pequenos furinhos) (Figura 4.3.b), estando normalmente associadas a fontes eclogíticas (DREDGE et al., 1996).
Com relação ao nível de abrasão, classificação utilizada pelos laboratórios de análise mineral, as granadas podem ser diferenciadas como "não abradada", "levemente abradada" ou "moderadamente a intensamente abradada". O fator de abrasão, bem como a presença e/ou ausência da quelifita, é bastante considerado por ser indicador da provável distância da área fonte, uma vez que as granadas são
