GEOLOGIA E PETROGÊNESE NA REGIÃO DA PROVÍNCIA ESMERALDÍFERA DE ITABIRA, MG
Carlos Eduardo Reinaldo Delgado ESCOLA DE MINAS ESCOLA DE MINAS
DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA
Disserta
Dissertaç ção de Mestrado ão de Mestrado
Ouro Preto, Setembro de 2007
Livros Grátis
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ESMERALDÍFERA DE ITABIRA, MG
FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO Reitor
João Luiz Martins Vice-Reitor
Antenor Rodrigues Barbosa Junior Pró-Reitor de Pesquisa e Pós-Graduação
Tanus Jorge Nagem
ESCOLA DE MINAS Diretor
José Geraldo Arantes de Azevedo Brito Vice-Diretor
Marco Túlio Ribeiro Evangelista
DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA Chefe
Selma Maria Fernandes
iv
CONTRIBUIÇÕES ÀS CIÊNCIAS DA TERRA – VOL. 47
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO Nº 259
GEOLOGIA E PETROGÊNESE NA REGIÃO DA PROVÍNCIA ESMERALDÍFERA DE ITABIRA, MG
Carlos Eduardo Reinaldo Delgado
Orientador
Hanna Jordt-Evangelista
Dissertação 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 em Ciências Naturais, Área de Concentração: Mineralogia, Petrogênese e Depósitos Minerais
OURO PRETO
2007
Universidade Federal de Ouro Preto – http://www.ufop.br Escola de Minas - http://www.em.ufop.br
Departamento de Geologia - http://www.degeo.ufop.br/
Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais Campus Morro do Cruzeiro s/n - 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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ISSN 85-230-0108-6
Depósito Legal na Biblioteca Nacional Edição 1ª
Catalogação elaborada pela Biblioteca Prof. Luciano Jacques de Moraes do Sistema de Bibliotecas e Informação - SISBIN - Universidade Federal de Ouro Preto
D352g Delgado, Carlos Eduardo Reinaldo.
Geologia e petrogênese na região da província esmeraldífera de Itabira, Minas Gerais [manuscrito] / Carlos Eduardo Reinaldo Delgado. – 2007 xix, 130f.: il.; color.; grafs. ; tabs.; mapas.
Orientador: Profa. Dra. Hana Jordt-Evangelista.
Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de Minas.
Departamento de Engenharia de Minas. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mineral.
Área de concentração: Gemologia. Petrogênese
1. Geologia - Itabira (MG) - Teses. 2. Petrogênese - Itabira (MG) - Teses.
3. Esmeralda - Itabira (MG) - Teses. I. Universidade Federal de Ouro Preto. II. Título.
CDU: 553.83(815.1)
Catalogação: sisbin@sisbin.ufop.br
vi
Agradecimentos
A Deus!
A meus pais e minha irmã, pelo apoio sempre incondicional.
Aos amigos e a todas as pessoas que de alguma forma contribuíram para a conquista desse objetivo!
Muito devo à excelente pessoa que é a professora Hanna, sempre paciente e amiga. Agradeço a você pelo cuidado na orientação ao longo de todo o projeto, especialmente com relação aos seus comentários, discussões e revisões, sempre muito pertinentes.
À FAPEMIG, pelo financiamento do projeto de pesquisa e a CAPES, pela bolsa de estudos.
À Mina Rocha, que além de permitir a realização dos trabalhos de amostragem em suas minas subterrânea e a céu aberto ainda disponibilizou seus testemunhos de sondagem.
Aos amigos Odantes e Paulo Henrique pelo apoio com a hospedagem durante a fase de campo.
Ao DEGEO, pelo apoio financeiro e de logística, através dos laboratórios LOPAG, LAMIN, LGqA, de Difração de Raios-X e Microscopia Óptica e Eletrônica. Seus respectivos coordenadores e funcionários, que possibilitaram o preparo e análise das amostras coletadas em campo.
Ao professor Farid Chemale Jr. do Laboratório de Geologia Isotópica do IG-UFRGS, pela gentileza na realização da datação da titanita por LAM-MC-ICPMS.
A todos os amigos e professores do DEGEO, em especial aos novos amigos da Pós-Graduação, cujo agradável convívio foi essencial para a conclusão do presente trabalho.
Sumário
AGRADECIMENTOS... vii
SUMÁRIO... viii
LISTA DE FIGURAS... xi
LISTA DE TABELAS... xvi
RESUMO... xviii
ABSTRACT... xix
CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO... 1
1.1. Apresentação ... 1
1.2. Localização da Área Estudada... 2
1.3. Objetivos e Relevância do Trabalho... 3
1.4. Materiais e Métodos ... 3
1.4.1. Revisão Bibliográfica ... 3
1.4.2. Compilação Cartográfica... 3
1.4.3. Trabalhos de Campo... 3
1.4.4. Preparo de Amostras ... 4
1.4.5. Análises Litogeoquímicas ... 5
1.4.6. Estudos Petrográficos e Petrológicos ... 5
1.4.7. Tratamento e Análise dos Dados... 6
CAPÍTULO 2. GEOLOGIA REGIONAL... 7
2.1. Trabalhos Anteriores ... 7
2.2. Contexto Geotectônico ... 8
2.3. Litoestratigrafia ... 10
2.3.1. Complexo Mantiqueira... 12
2.3.2. Seqüência Gnáissica-Anfibolítica ... 12
2.3.3. Complexo Guanhães ... 13
2.3.4. Grupo Nova Lima (Supergrupo Rio das Velhas) ... 15 viii
2.3.5. Supergrupo Minas (indiviso) ... 15
2.3.6. Rochas igneas... 16
Suíte Borrachudos... 16
Pegmatitos... 18
Máficas ... 18
2.4. Arcabouço Estrutural... 19
CAPÍTULO 3. LITOESTRATIGRAFIA E GEOLOGIA ESTRUTURAL... 21
3.1. Arcabouço Litoestratigráfico da Área Mapeada ... 21
3.2. Petrografia ... 25
3.2.1. Gnaisses ... 25
3.2.2. Xistos ... 27
Xistos Ortoderivados ... 29
Xistos Paraderivados ... 30
3.2.3. Quartzitos... 30
3.2.4. Granitóides... 31
Suíte Borrachudos... 31
Granitóides Diversos ... 34
Pegmatitos... 35
3.2.5. Anfibolitos ... 36
3.3. Metamorfismo ... 38
3.4. Geologia Estrutural ... 40
CAPÍTULO 4. LITOGEOQUÍMICA... 43
4.1. Introdução ... 43
4.2. Geoquímica das Rochas Metaultramáficas ... 45
4.3. Geoquímica das Rochas Metagraníticas... 51
4.4. Geoquímica das Rochas Anfibolíticas e de Gnaisse Encaixado no Flogopita Xisto... 56
4.5. Geoquímica dos Xistos Paraderivados ... 58
CAPÍTULO 5. QUÍMICA MINERAL... 61
5.1. Introdução... 61
5.2. Biotita ... 65
5.3. Granada ... 68
5.4. Anfibólios ... 73
5.5. Estaurolita... 74
5.6. Feldspatos ... 75
5.7. Titanita... 76
CAPÍTULO 6. GEOTERMOBAROMETRIA ...79
6.1. Introdução... 79
6.2. Geotermometria ... 79
6.2.1. Anfibólio-granada xisto, Garimpo do Geraldinho, Capoeirana (CM-37D) ... 80
6.2.2. Estaurolita-granada xisto, Mina Rocha (R-30)... 81
6.2.3. Estaurolita-cianita xisto com sillimanita e granada, Mina Rocha (R-48)... 82
6.2.4. Comparação de cálculos geotermométricos fundamentados em análises quantitativas por MSE e semiquantitativas por MEV-EDS ... 84
6.3. Geobarometria ... 87
6.3.1. Anfibólio-granada xisto, Garimpo do Geraldinho, Capoeirana (CM-37D) ... 87
6.3.2. Estaurolita-granada xisto, Mina Rocha (R-30)... 87
6.2.3. Estaurolita-cianita xisto com sillimanita e granada, Mina Rocha (R-48)... 88
CAPÍTULO 7. CONCLUSÕES... 91
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 92
ANEXOS... 98
x
Figura:
1.1-Mapa de localização da área estudada. Modificado de DetranNet (2002)... 2 2.1-Contexto geotectônico da área estudada (Almeida 1977, com modificações de
Alkmim et al. 1993 e Dardenne & Schobbenhaus 2001) ... 9 2.2-Síntese geológica do Campo Pegmatítico de Itabira-Ferros, segundo Netto et al.
(1998) e localização da área estudada... 9 2.3-Geologia da Província Esmeraldífera de Itabira-Nova Era. Extraído de Padilha et
al. (2000)... 11 3.1-Perfil esquemático na área da Mina Rocha, baseado em testemunhos de
sondagem e afloramentos. A sondagem FSR–03 encontra-se detalhada na Fig.
3.3. As camadas de flogopita xisto correspondem às zonas mineralizadas em esmeralda ... 22 3.2-Perfil detalhado do testemunho de sondagem FSR – 25... 23 3.3-Perfil detalhado do testemunho de sondagem FSR–03, com indicação das
amostras coletadas ... 24 3.4-Corte de estrada na MG-120, próximo a Nova Era, com ortognaisse bandado do
Complexo Mantiqueira deformado por um leque imbricado de falhas vergente para WNW. O corte tem de cerca de 10 m de comprimento e orientação WNW- ESE ... 25 3.5-Fotomicrografias de ortognaisses mostrando: (A) kink bands em maclas de
plagioclásio, amostra CM-47F; (B) cristais de apatita (incolor) e zircão (isotropizados) gerando halos em biotita da amostra BB-1 e; (C) banda máfica com porfiroblastos poiquiloblásticos de hornblenda e biotita com inclusões de titanita da amostra CM-47G. A barra mede 0,5 mm; A – LPX, B e C – LPP ... 26 3.6-Ortognaisse do garimpo do Rei em Capoeirana (A), com foliação gnáissica
paralela ao bandamento; paragnaisses da Mina Rocha, com cristais de cianita (CIA) alinhados (B) e agregados fibrosos de sillimanita (SIL) paralelos ao bandamento composicional (C) ... 27 3.7-Xistos da Província Esmeraldífera de Itabira-Nova Era com diferentes cores em
função da mineralogia predominante. (A) flogopita xisto da zona mineralizada da mina subterrânea da Piteiras; (B) estaurolita-sillimanita xisto (amostra R-33), (C) cianita xisto (amostra R-18) e (D) granada xisto (amostra R-30), todos os três da capa da zona mineralizada na Mina Rocha; (E) tremolita xisto da lapa/zona intermediária do garimpo de Capoeirana (amostra P-2)... 28 3.8-Pegmatito em contato com flogopita xisto mineralizado em esmeralda na galeria
da Mina Rocha ... 29 3.9-Testemunho de sondagem (FSR–25, 11 m de profundidade) com leito de
quartzito/quartzo-mica xisto, com cristais de magnetita (negros) e de moscovita (cinza claro) ... 31
xii
3.10-Aspecto macroscópico do granitóide tipo Borrachudos com estrutura milonítica porfiroclástica (A), foliada/bandada (B, amostra CM-47A) e brechada (C).
Afloramentos na margem do Rio do Peixe, entre Itabira e Nova-Era... 33 3.11-Aspecto macroscópico de granitóide da Mina Rocha com fenocristais brancos
de feldspato (A) e cristais avermelhados de granada envoltos por auréola feldspática branca (albita?). Amostras R-59 e R-64 do furo (FSR–03) ... 34 3.12-Fotomicrografias de granitóide da mina da Rocha (amostra R-59) com
fenocristal de plagioclásio poiquilítico e maclado em matriz de quartzo, feldspato e biotita (A); e detalhe das inclusões de quartzo no interior do plagioclásio, com halos brancos albíticos em torno das inclusões (B). LPX ... 35 3.13-Pegmatitos da mina subterrânea da Piteiras, com berilo verde (A), detalhe em
(B) e molibdenita e berilo (C) ... 36 3.14-Anfibolitos em testemunho de sondagem do furo (FSR–03) da Mina Rocha,
exibindo bandamento concordante com o do estaurolita-granada xisto, indicado pelo lápis (A), microdobras indicando movimento reverso sinistral (B) e porfiroblastos de granada rotacionados (C)... 37 3.15-Fotomicrografias em luz polarizada (esquerda) e analisada (direita) de
estaurolita-cianita xisto com sillimanita e granada (R-48)... 39 3.16-Diagrama dos campos de estabilidade das fácies metamórficas com
representação das linhas de reações de alguns minerais da paragênese das rochas estudadas. Destaque para a fácies anfibolito, onde se concentra a maior parte dos minerais em equilíbrio, indicada pelo círculo ... 39 3.17-Estereograma de igual-área, hemisfério inferior, dos pólos da foliação Sn na
área da Mina Rocha. N=71, K=100; S=1,00; Máx.=110/58 (17%) ... 41 3.18-Estereogramas de igual-área, hemisfério inferior, dos eixos de dobras (A) e
veios de quartzo e pegmatíticos (B) ... 41 3.19-Estereograma de igual-área, hemisfério inferior, dos pólos da foliação Sn das
rochas ao longo da rodovia entre Itabira e Nova Era. N=102, K=100; S=1,00;
Máx.=186/54 (12%) ... 42 4.1-Simbologia empregada nas figuras do presente capítulo e número de análises de
cada litotipo ... 44 4.2-Diagrama binário de classificação das rochas ultramáficas segundo Pearce
(1982) à esquerda e de comparação entre os teores elevados de Cr x MgO para as metaultramáficas ... 45 4.3-Diagramas binários de correlação entre óxidos selecionados e MgO para as
rochas metaultramáficas. As áreas delineadas correspondem aos campos onde se concentram os dados de Machado (1998) para rochas metaultramáficas de Belmont e Capoeirana ... 46 4.4-Diagramas binários de correlação entre óxidos diversos e K2O para as rochas
metaultramáficas. Os campos demarcados correspondem aos resultados de Machado (1998) para Belmont e Capoeirana... 47 4.5-Diagramas binários de correlação entre elementos traço e K2O para as rochas
metaultramáficas ... 48
verde, flogopita xisto com anfibólio ... 49 4.7-Diagramas de ETR para flogopita xistos no contato e a 10cm de cristais de
esmeralda normalizados pelo condrito de Nakamura (1977). A última figura mostra o enriquecimento relativo em Cu nas rochas próximas ao contato com a esmeralda. Amostras provenientes da mina subterrânea da Piteiras, onde PI- 17NE é representada pelos triângulos preenchidos e a amostra PI-649 pelos triângulos vazios ... 50 4.8-Diagramas de ETR para flogopita xistos com anfibólio (à esquerda) e sem
anfibólio (à direita), normalizados pelo condrito de Nakamura (1977)... 51 4.9-Diagramas binários com a variação da proporção de Be x MgO e Be x Sr e
gráfico comparativo dos teores de Be nos granitóides Borrachudos (GB) e metagranitos foliados (MGF), segundo Machado (1998) e granitóides diversos (GD). Destaque para as amostras analisadas no presente trabalho ... 52 4.10-Posição dos granitóides analisados em diagramas de classificação química e de
ambiência tectônica. a) diagrama ANK (Al2O3/(Na2O+K2O) versus ACNK (Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) de Shand (1949); b) diagrama AFM de Irvine &
Baragar (1971); c) e d) diagramas de ambiência tectônica segundo Pearce et al.
(1984). As áreas delineadas em (c) e (d) correspondem aos campos onde se concentram os dados de Machado (1998) para os granitóides da mina da Belmont e do garimpo de Capoeirana ... 53 4.11-Diagramas binários de correlação entre elementos maiores selecionados
mostrando a subdivisão das diferentes famílias de granitóides ... 54 4.12- Diagramas multielementares para os granitóides, normalizados pelo condrito
de Nakamura (1977) ... 55 4.13-Diagramas de ETR para os granitóides, normalizados pelo condrito de
Nakamura (1977) ... 56 4.14-Classificação dos anfibolitos da área estudada em diagramas de classificação
química SiO2 x Álcalis (esquerda) e AFM, segundo Irvine & Baragar (1971). As áreas delineadas correspondem aos campos onde se concentram os dados de Machado (1998) ... 57 4.15-Diagramas de Harker com os resultados geoquímicos dos anfibolitos... 57 4.16-Diagramas multielementares para anfibolitos (quadrados marrons) e gnaisse
anfibolítico (círculos preenchidos), normalizados pelo condrito de Nakamura (1977)... 58 4.17-Diagrama multielementar dos elementos traços (esquerda) e de ETR (direita)
para os xistos metapelíticos, normalizados pelo pelito NASC (North American Shale Composite) ... 59 5.1-Localização dos pontos analisados por MSE (números maiores) e MEV/EDS
(números pequenos, em itálico) em três campos da amostra CM-37D (anfibólio- granada xisto do garimpo do Geraldinho, em Capoeirana) ... 62 5.2-Localização dos pontos analisados por MSE (números maiores) e MEV/EDS
(números pequenos em itálico) em três campos da amostra R-30 (estaurolita- granada xisto, Mina Rocha, FSR-03 ~ 74 m prof.)... 63
xiv
5.3-Localização dos pontos analisados por MSE (números maiores) e MEV/EDS (números pequenos, em itálico) em três campos da amostra R-48 (estaurolita- cianita xisto com sillimanita e granada, Mina Rocha, FSR-03 ~ 130 m prof.) ... 64 5.4-Variação de MgO, FeO e Al2O3 em diversos cristais de biotita das amostras
CM-37D, R-30 e R-48... 65 5.5-Classificação da biotita da amostra CM-37D. A, B e C correspondem aos
campos dos desenhos da figura 5.1; D representa todas as amostras plotadas no mesmo gráfico. Análises de MEV/EDS estão na cor preta... 66 5.6-Classificação da biotita da amostra R-30. A, B e C correspondem aos campos
dos desenhos da figura 5.2; D representa todas as amostras plotadas no mesmo gráfico. Análises de MEV/EDS estão na cor preta ... 67 5.7-Classificação da biotita da amostra R-48. A, B e C correspondem aos campos
dos desenhos da figura 5.3; D representa todas as amostras plotadas no mesmo gráfico. Análises de MEV/EDS estão na cor preta ... 68 5.8-Variação dos teores de MgO, FeO e Al2O3 em granadas das amostras CM-37D,
R-30 e R-48 ... 68 5.9-Fração molar dos constituintes principais das granadas da amostra CM-37D. A,
B e C correspondem aos campos dos desenhos da figura 5.1 ... 69 5.10-Padrão de distribuição das frações molares dos constituintes principais ao longo
dos perfis em granada da amostra CM-37D. A, B e C correspondem aos campos dos desenhos da figura 5.1 ... 69 5.11-Fração molar dos constituintes principais das granadas da amostra R-30. A, B e
C correspondem aos campos dos desenhos da figura 5.2... 70 5.12-Padrão de distribuição das frações molares dos constituintes principais ao longo
dos perfis em granada da amostra R-30. A, B e C correspondem aos campos dos desenhos da figura 5.2 ... 71 5.13-Fração molar dos constituintes principais das granadas da amostra R-48. A, B e
C correspondem aos campos dos desenhos da figura 5.3... 72 5.14-Padrão de distribuição das frações molares dos constituintes principais ao longo
dos perfis em granada da amostra R-48. A, B e C correspondem aos campos dos desenhos da figura 5.3 e 5.13 ... 72 5.15-Classificação do anfibólio da amostra CM-37D no diagrama de Leake (1978) e
fórmula estrutural calculada para 23 oxigênios... 73 5.16-Classificação dos orto- e clinoanfibólios de xistos da mina da Piteiras (Viana
2004)... 74 5.17-Classificação do plagioclásio das amostras CM-37D, R-30 e R-48... 75 5.18-Cristal de grothita envolvendo ilmenita e em contato com anfibólio na amostra
PI-5Cb. Fotomicrografias em LPP, LPX. À direita: imagem MEV da mesma amostra ... 76 5.19-Agregados de cristais de grothita inclusos em biotita na qual gera halos
pleocróicos. Fotomicrografias em LPP, LPX. À direita: imagem MEV. Altura das imagens = 0,35 mm, amostra PI-5Cb... 76
5.21-Curva da concórdia que define a idade U/Pb da grothita da amostra PI-5Cb, da mina subterrânea de Piteiras ... 78 6.1-Gráfico com os resultados das temperaturas (°C) determinadas para as diferentes
calibrações dos pares granada-biotita e estaurolita-biotita aplicados no presente trabalho. Os pontos do gráfico, quando ordenados de modo crescente, resultam na curva cinza ... 84 6.2-Gráfico com as temperaturas (°C) calculadas com base em análises por
MEV/EDS para as diferentes calibrações do par granada-biotita. Os pontos do gráfico, quando ordenados de modo crescente, resultam na curva cinza ... 86 6.3-Gráfico comparativo das temperaturas (°C) calculadas com base em análises de
microssonda (curva preta) e MEV/EDS (curva cinza), para as diferentes calibrações do par granada-biotita ... 86 6.4-Gráfico comparativo das pressões (bar) calculadas com base em diferentes
calibrações dos geobarômetros granada-plagioclásio-biotita-quartzo e GASP aplicados no presente trabalho. Os pontos do gráfico quando postos em ordem crescente resultam na curva cinza... 89 6.5-Gráficos comparativos das temperaturas (oC) e pressões (kbar) calculadas com o
software TWQ. (A) BIO1, GRA1, ANF1mev, PLG2mev do campo 3 da amostra CM-37D; (B) BIO7, GRA12, EST2 do campo 1 da amostra R-30; (C) BIO4, GRA8, PLG2mev do campo 1 da amostra R-48... 90
xvi
Lista de Tabelas
Tabela:
2.1-Geotermobarometria de metassedimentos e paragnaisses coletados entre Itabira e Nova Era... 14 2.2-Geotermobarometria de metamáficas coletadas entre Itabira e Nova Era... 15 2.3-Geotermobarometria do Granito Borrachudos da região entre Itabira e Nova Era
(Machado 1998) ... 17 2.4-Síntese dos dados geocronológicos dos corpos da Suíte Borrachudos... 17 2.5-Síntese dos dados geocronológicos de pegmatitos e xistos mineralizados... 18 4.1-Relação das amostras submetidas à análise química, com localização e descrição
sucinta... 43 5.1-Composição química (% em peso) da estaurolita da amostra R-30. A e B
correspondem aos campos dos desenhos da figura 5.2 ... 74 5.2-Resultados de MSE para grothita da amostra PI-5Cb ... 77 6.1-Temperaturas (°C) estimadas para o anfibólio-granada xisto (CM-37D) em
diversas calibrações do par granada-biotita, considerando P = 7000 bar, (b) borda, (c) centro do cristal; pontos referentes à figura 5.1... 80 6.2-Temperaturas (°C) calculadas para diversas combinações de análises núcleo e
borda do par granada-anfibólio do anfibólio-granada xisto (CM-37D), por meio do geotermômetro de Graham & Powell (1984) a 7 kbar. Pontos referentes ao campo C da figura 5.1 (b) borda, (c) centro do cristal ... 80 6.3-Temperaturas (°C) calculadas para o anfibólio-granada xisto (R-30) em diversas
calibrações do par granada-biotita, considerando P = 7000 bar, (b) borda, (c) centro do cristal; e pontos referentes à figura 5.2... 81 6.4-Temperaturas (°C) calculadas pelo geotermômetro granada-estaurolita de
Perchuck (1989) para o anfibólio-granada xisto (R-30), considerando P = 7000 bar, (b) borda, (c) centro do cristal. Pontos referentes à figura 5.2, com destaque para os resultados relativos ao centro dos cristais, que mostram temperatura mais elevada que a borda ... 82 6.5-Temperaturas (°C) calculadas para o estaurolita-cianita xisto com sillimanita e
granada (R-48) por meio de diversas calibrações do par granada-biotita, considerando P = 7000 bar, (b) borda, (c) centro do cristal; e pontos referentes à figura 5.3 ... 83 6.6-Temperaturas (°C) calculadas com base em análises por MEV/EDS para diversas
calibrações do par granada-biotita do anfibólio-granada xisto (CM-37D), considerando P = 7000 bar, (b) borda, (c) núcleo e pontos referentes à tabela 6.1 e figura 5.1. Destaque para os resultados obtidos por pares de minerais analisados exclusivamente por MEV/EDS ... 85 6.7-Temperaturas (°C) calculadas com base em análises por MEV/EDS para diversas
calibrações do par granada-biotita do anfibólio-granada xisto (R-30),
6.8-Temperaturas (°C) calculadas com base em análises por MEV/EDS para diversas calibrações do par granada-biotita do estaurolita-cianita xisto com sillimanita e granada (R-48), para P = 7000 bar, (b) borda, (c) núcleo, com pontos referentes à tabela 6.5 e figura 5.3... 85 6.9-Pressões (bar) calculadas para o anfibólio-granada xisto (CM-37D) pelo
geobarômetro granada-plagioclásio-biotita-quartzo (Hoisch 1990), para T = 650
°C , (b) borda, (c) núcleo do cristal e pontos referentes à figura 5.1 ... 87 6.10-Pressões (bar) calculadas para o estaurolita-granada xisto (R-30) pelo
geobarômetro granada-plagioclásio-biotita-quartzo (Hoisch 1990), T = 650 °C, (b) borda, (c) núcleo e pontos referentes à figura 5.2 ... 87 6.11-Pressões (bar) obtidas para diversas calibrações do par estaurolita-cianita xisto
com sillimanita e granada (R-48) pelos geobarômetros granada-plagioclásio- biotita-quartzo e GASP, para T = 650 °C, (b) borda, (c) núcleo do cristal e pontos referentes à figura 5.3 ... 88
Resumo
A Província Esmeraldífera de Itabira-Nova Era, onde se encontram a mina da Piteiras, o garimpo de Capoeirana e a Mina Rocha, ora estudada, localiza-se na porção centro-sudeste do Estado de Minas Gerais, distante cerca de 100 km de sua capital Belo Horizonte, a meio caminho da estrada que liga as cidades de Itabira e Nova Era. Essa província pertence ao Complexo Guanhães, localizado na porção sul do Cráton do São Francisco, entre o Quadrilátero Ferrífero e o Complexo Mantiqueira.
Essa região é constituída por rochas metamórficas e metassomáticas de médio a alto grau com origem ígnea e sedimentar. O principal objetivo do presente estudo foi a análise petrogenética das rochas portadoras de esmeralda e dos litotipos a elas associados, com ênfase na região da Mina Rocha, que é a mais nova mina de esmeralda em exploração.
Durante o reconhecimento litoestrutural regional foram selecionadas amostras de rochas para o detalhamento dos estudos petrográfico, mineralógico, geoquímico e geocronológico. Os resultados das análises petrográfica e geoquímica apoiaram a caracterização de cinco unidades litológicas na área estudada: gnaisses, xistos, quartzitos, granitóides e anfibolitos.
Com base na mineralogia e geoquímica foi possível distinguir gnaisses e xistos de origem sedimentar de seus equivalentes ígneos. A composição química e os aspectos texturais permitiram também a distinção entre granitóides pertencentes à Suíte Borrachudos, suposta fonte do Be para a geração da esmeralda, de granitóides não pertencentes a essa suíte. Os granitóides Borrachudos têm granulação grossa e são bem foliados, com trend toleítico metaluminoso. Os outros granitóides têm granulação fina e são menos foliados, com trend peraluminoso cálcio-alcalino
Na área da Mina Rocha duas camadas de flogopita xisto ultramáfico mineralizadas em esmeralda estão intercaladas com anfibolitos e xistos paraderivados, sobrepostos a granitóides. As camadas de xisto mineralizado têm entre 1 e 10m de espessura e mergulham de cerca de 45º para noroeste. O xisto é essencialmente composto por flogopita, com quantidades subordinadas de granada e anfibólio. O flogopita xisto é ortoderivado e têm caráter komatiítico, com até 4500 ppm de Cr.
Estudos geotermobarométricos em amostras da Mina Rocha e do garimpo de Capoeirana indicam um evento metamórfico de fácies anfibolito. A temperatura, calculada com base nos geotermômetros granada-biotita e granada-estaurolita, varia entre 600-650 ºC, com as maiores temperaturas no centro dos cristais. A pressão foi calculada em torno de 6-7 kbar, por meio dos geobarômetros (GASP) e granada-plagioclásio-biotita-quartzo. Uma amostra do garimpo de Capoeirana apresentou resultados em torno de 10 kbar, que sugerem a ocorrência de uma fase de despressurização. Essa hipótese é reforçada pela presença de cordierita em Capoeirana e pelas auréolas de albita nos cristais de granada e plagioclásio dos granitóides diversos presentes na Mina Rocha.
O evento metamórfico/metassomático responsável pela geração das esmeraldas dessa província é de idade brasiliana (604 ±36 Ma), conforme indicado pela geocronologia U/Pb (LAM- ICP-MS) de titanita da zona mineralizada da mina da Piteiras.
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Abstract
The Itabira-Nova Era emerald province, where the Piteiras mine, the Capoeirana garimpo and the here studied Rocha mine are located, belongs to the southeastern-central portion of the Minas Gerais State, distant about 100 km east from the capital Belo Horizonte, halfway between the cities of Itabira and Nova Era. This province belongs to the Guanhães complex, inserted in the southern São Francisco Craton, between the Quadrilátero Ferrífero and the Mantiqueira Complex.
This region is made up of medium to high grade metamorphic and metassomatic rocks of igneous and sedimentary origin. The main objective of the present study was the petrogenetic investigation of the emerald-bearing rocks and associated lithotypes, with special emphasis to the Rocha Mine, which is the most recent emerald mine being exploited in the region.
Following regional lithostructural reconnaissance, selected lithotypes were subjected to detailed petrographic, mineralogical, geochemical, and geochronological analyses. The results of petrographic and geochemical investigation enabled to distinguish five lithological units in the studied area, namely gneisses, schists, quartzites, granitoids, and amphibolites.
Based on mineralogy and geochemistry gneisses and schists of sedimentary as well as of igneous precursors could be distinguished. Chemical composition and textures also enabled to distinguish granitoids belonging to the Borrachudos Suite, that supposedly furnished the necessary Be for the emerald generation, from granitoids which do not belong to this suite. Borrachudos granitoids are coarse grained, well foliated, metaluminous and of tholeiitic trend. The other granitoids are fine grained, less foliated, peraluminous and of calc-alkaline trend.
In the area of the Rocha mine two layers of emerald-bearing, ultramafic phlogopite schist are intercalated within amphibolites and para-derived schists overlying granitoids. The mineralized schist layers are 1 to 10 meters thick and dip about 45o to the northwest. The schist is mainly composed of phlogopite; garnet and amphiboles are quantitatively subordinated. The phlogopite schist is ortho- derived, having a komatiitic character and containing up to 4500 ppm Cr.
Geothermobarometric studies in samples from the Rocha mine and the Capoeirana garimpo indicate a metamorphic event of amphibolite facies. The calculated temperature based on the biotite- garnet and staurolite-garnet geothermometers yielded values between 600-650oC, the higher temperatures being found in the central portion of the crystals. The pressure was calculated around 6-7 kbar by means of the GASP and the garnet-plagioclase-biotite-quartz geobarometers. One sample from Capoeirana resulted in a pressure of about 10 kbar, suggesting that the lower pressures are due to a decompression phase. This interpretation is corroborated by the presence of cordierite in the area of Capoeirana and by the albite aureoles surrounding garnet and plagioclase in granitoids in the Rocha mine.
The metamorphic/metassomatic event responsible for the generation of emeralds in this province is of Brasiliano age (604±36 Ma), as indicated by U/Pb-geochronology of titanite from the mineralized zone in the nearby Piteiras mine, obtained by LAM-ICP-MS.
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO 1.1 - APRESENTAÇÃO
O presente volume encerra os resultados das atividades de campo, laboratório e escritório, executadas entre 2004 e 2007, sendo sua elaboração requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciências Naturais pelo Programa de Pós-Graduação da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP). A realização e divulgação dessa pesquisa faz parte do projeto “Petrogênese na Província Esmeraldífera de Itabira-Nova Era”, financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais (FAPEMIG) e coordenado pela professora Dra. Hanna Jordt-Evangelista.
O desenvolvimento do estudo ora proposto visou contribuir para uma melhor compreensão da evolução petrológica, bem como do arcabouço geológico e dos aspectos genéticos relacionados às mineralizações de esmeralda da província esmeraldífera de Itabira–Nova Era. Essa região conta, indiscutivelmente, com um imenso potencial para produção de gemas, haja à vista a diversidade e qualidade das pedras atualmente extraídas que, além da esmeralda – carro chefe da maioria das mineradoras – conta ainda com minas, jazidas e ocorrências de alexandrita e água-marinha, dentre outros materiais gemológicos e minerais de coleção. O tema em estudo reveste-se de particular relevância, à medida que o aprimoramento da compreensão dos condicionantes geológicos multiplica as chances de se encontrar novas jazidas, seja no âmbito da província estudada ou em províncias com história geológica afim.
A província mineral em apreço localiza-se na porção centro-sudeste de Minas Gerais, a nordeste do Quadrilátero Ferrífero – região geologicamente conhecida como domínio de embasamento pré-cambriano polideformado – cuja geologia vem há muito sendo investigada por um grande contingente de especialistas de diversas áreas do conhecimento geológico.
Embora o enfoque desse estudo reporte-se à ocorrência recém-descoberta da Mina Rocha também foram desenvolvidas, paralelamente, análises de cunho mais regional, com identificação dos principais aspectos geológicos das demais minas e mesmo de áreas estéreis. Os resultados das análises realizadas nas rochas amostradas em galerias e afloramentos integram um banco de dados que, juntamente com o levantamento de dados bibliográficos permitiram a elaboração de estudos comparativos entre algumas jazidas da região.
1.2 - LOCALIZAÇÃO DA ÁREA ESTUDADA
A área em apreço localiza-se na porção centro-sudeste do Estado de Minas Gerais, distante cerca de 100 km de sua capital no sentido leste, a meio caminho da estrada que liga as cidades de Itabira e Nova Era (Fig. 1.1).
O acesso à área pode ser feito, partindo de Belo Horizonte (Fig. 1.1), pela rodovia BR-262, sentido leste, até a altura do trevo com a MG-129 (cerca de 75 km), na qual percorre-se por 35 km, sentido nordeste até Itabira. A partir de Itabira deve-se tomar a estrada recém-pavimentada MG-120, por cerca de 20 km sentido sudeste, até a localidade conhecida como Córrego Ribeirão São José, já nos limites da área estudada.
Os deslocamentos no interior da área podem ser efetuados com relativa facilidade pela rodovia MG-120 e por estradas não pavimentadas, além de caminhos e trilhas que a cortam. Nos períodos chuvosos as vias não pavimentadas tornam-se muito precárias, sendo desaconselhável o tráfego com veículos inadequados.
Figura 1.1 – Mapa de localização da área estudada. Modificado de DetranNet (2002).
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1.3 - OBJETIVOS E RELEVÂNCIA DO TRABALHO
O principal objetivo da presente pesquisa consistiu a contribuição aos conhecimentos acerca da gênese das mineralizações de esmeralda da região da Província Esmeraldífera de Itabira–Nova Era.
Foi dada ênfase à caracterização petrográfica, química e petrogenética dos diferentes tipos litológicos correlacionados às unidades já conhecidas na literatura científica, além do reconhecimento expedito do arcabouço estrutural e de observações relativas à dinâmica dos esforços, que consistem importantes fatores condicionantes da atual posição espacial desses litotipos.
Dentre os objetivos mais específicos destacam-se o desenvolvimento de estudos petrográficos de detalhe, litogeoquímicos, químico-mineralógicos, geotermométricos, geobarométricos, bem como de um levantamento estrutural expedito com foco na Mina Rocha. Após a análise e interpretação dos resultados propõem-se modelos para a evolução geológica da região em questão.
1.4 – MATERIAIS E MÉTODOS
Durante o desenvolvimento da presente pesquisa foram executados diversos trabalhos, cujas metodologias encontram-se discriminadas a seguir.
1.4.1 - Revisão Bibliográfica
Na etapa de revisão bibliográfica realizou-se a seleção, leitura e sistematização das principais fontes de dados disponíveis na literatura. Nesta fase procurou-se avaliar tanto os trabalhos de cunho local como regional, de diferentes áreas do conhecimento geológico, buscando-se enfatizar os trabalhos sobre a geologia e gênese das esmeraldas de Itabira.
1.4.2 - Compilação Cartográfica
No decorrer da etapa de compilação cartográfica foi realizada a seleção e tratamento das bases cartográficas obtidas na fase anterior e abaixo discriminadas.
1 – Mapa geológico, escala 1:100.000 da Folha Itabira, SE-23-Z-D-IV (Padilha et al. 2000).
2 – Mapa topográfico, escala 1:100.000 da Folha Itabira (SE-23-Z-D-IV), produzida pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), em 1976.
1.4.3 - Trabalhos de Campo
Os trabalhos de campo consistiram em uma etapa preliminar de reconhecimento regional e em etapas subseqüentes com ênfase local. O reconhecimento regional teve como finalidade principal a observação das estruturas e o reconhecimento dos diferentes litotipos, bem como a padronização da sua nomenclatura e a familiarização com seus diferentes estados de alteração intempérica. Nesta etapa foram visitados a mina da Piteiras, o garimpo de Capoeirana além de afloramentos e cortes de estrada.
Os trabalhos de campo de cunho local foram subdivididos em diversas etapas realizadas de novembro de 2004 a novembro de 2005.
A primeira etapa contabilizou cinco dias de campo, realizada entre 29/11/04 e 03/12/2004, tendo por finalidade a descrição e, principalmente, a amostragem de intervalos dos testemunhos de sondagem do acervo da Mina Rocha. Optou-se, estrategicamente, por iniciar a amostragem a partir dos testemunhos, pois estes permitem uma boa noção da sucessão estratigráfica, bem como a coleta de amostras frescas, uma vez que os afloramentos são escassos e o estágio de desenvolvimento das minas a céu aberto e subterrânea era muito inicial.
Durante a segunda etapa de campo, realizada no período entre 14 e 18 de março de 2005, efetuou-se uma visita às instalações da mina a céu aberto, onde efetuou-se uma amostragem expedita
“in situ” e a tomada de dados estruturais, ambos georeferenciados por GPS, além de parte do registro fotográfico.
Na terceira etapa, compreendida entre 9 e 14 de junho de 2005, foi realizado o reconhecimento e amostragem georeferenciados de rochas encontradas nas circunvizinhanças das minas de esmeralda da Piterias, Belmont e Mina Rocha, tendo sido ainda estudados afloramentos em cortes de estrada, drenagens e garimpos.
Entre 13 e 16 de outubro de 2005 foi realizado levantamento de dados estruturais e registro fotográfico em galerias encontradas na área da Rocha Mineração, outrora destinadas a garimpos de alexandrita.
1.4.4 - Preparo de Amostras
No laboratório de petrografia macroscópica do DEGEO foi realizada a descrição sucinta das amostras coletadas durante a fase de campo, bem como de parte das amostras coletadas por Vianna (2004) na mina da Piteiras.
As amostras selecionadas para estudos petrográficos refinados foram enviadas ao Laboratório de Laminação (LAMIN/DEGEO) para confecção de lâminas com espessura em torno de 30 micra. O polimento das lâminas selecionadas para exame de química mineral foi feito nesse mesmo laboratório.
No Laboratório de Preparação de Amostras para Geocronologia (LOPAG/DEGEO) foram preparadas 45 amostras para determinação litogeoquímica. A preparação constituiu da fragmentação das amostras com marreta até pedaços com cerca de 5 cm de diâmetro e moagem em moinho de carbeto-tungstênio.
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5 1.4.5 – Análises Litogeoquímicas
Das 45 amostras preparadas, 23 foram selecionadas para análise litogeoquímica (ICP- OES/MS) no laboratório ACME Analítica Laboratórios LTDA. Dessa forma, os elementos maiores foram analisados via ICP-OES a partir da amostra aberta com HNO3, previamente fundida em LiBO2. Os elementos-traço, por sua vez, foram analisados via ICP-MS a partir da amostra aberta com HNO3 e água régia, previamente fundida em LiBO2. Uma tabela discriminante dos elementos químicos analisados em cada método, bem como dos seus limites de detecção encontra-se junto com os respectivos resultados no Anexo 1.
Complementarmente foram realizadas mais 15 análises litogeoquímicas via ICP-OES no LGqA/DEGEO, 5 das quais coincidentes com amostras anteriormente enviadas para o laboratório ACME. O A abertura dessas amostras foi feita a partir da dissolução nos ácidos HCl, HNO3, H2SO4 e HF e seguiu às normas internas desse laboratório. Os resultados e os limites de detecção do equipamento encontram-se apresentados no Anexo 1.
A determinação da idade de cristalização U/Pb de titanita radioativa, foi efetuada no Laboratório de Geologia Isotópica IG-UFRGS por LAM-MC-ICPMS, que consiste na utilização de um Espectrômetro de Massa Multicoletor com Plasma Acoplado Individualmente e Microssonda de Ablação à Laser.
Trata-se de uma técnica moderna e refinada que possibilita a determinação das razões isotópicas de urânio e chumbo por meio de análises puntuais no mineral investigado. Essa técnica tem o benefício de diminuir o risco de contaminação, uma vez que é possível de se escolher a região do grão a ser analisada, e diminuir consideravelmente o tempo demandado para obtenção dos resultados.
Permite ainda a investigação em grãos encontrados em diversas situações texturais, como incluso em cristais e dispersos na matriz da rocha.
1.4.6 - Estudos Petrográficos e Petrológicos
A caracterização petrográfica foi efetuada a partir da descrição macroscópica – sob lente de até 40X – e complementada por estudos de microscopia de luz transmitida de 72 lâminas delgadas (Anexo 2), efetuados em microscópio de polarização Carl Zeiss, modelo Laborlux 12 Pol S, do Laboratório de Microscopia Ótica do DEGEO.
As análises por difratometria de raios X foram realizadas no equipameto Rigaku, modelo Geigerflex D/Max – B Series do DEGEO, que operou em condições de excitação de 20 mA e 40 kV, com intervalo de exposição de 2-70º e velocidade do goniômetro de 1,2º/min., λ=1.540.562Å, com tubo de Cu. Os resultados foram interpretados com auxílio do software JADE, da MDI (Materials Data Incorporation), com base no banco de dados da ICPDS (International Center for Diffraction Data – ICDD).
Dados químicos semiquantitativos de minerais foram obtidos com o Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) JEOL, modelo 5510 JSM, acoplado ao dispositivo de Espectometria de Dispersão de Energia (EDS), Thermo Electron, do MICROLAB-DEGEO. O equipamento operou em modo BEC (elétrons retro-espalhados), sob condições analíticas de 20 kV, com largura do feixe de 40 µm e 2000 contagens.
As microanálises químicas quantitativas de minerais empregadas nos cálculos de geotermobarometria foram obtidas com o emprego de microssonda eletrônica JEOL, modelo JXA 8900 RL do Laboratório de Microanálises da UFMG. O equipamento operou em condições de 20 kV, com largura do feixe de 10 µm e tempo de contagem de 100s.
1.4.7 - Tratamento e Análise dos Dados
Os estereogramas foram confeccionados no software Stereonet v3.03 - Geological Software (1995).
Os dados geoquímicos e de química mineral foram processados no software MinPet v.2.0, de Richards (1994).
A classificação dos anfibólios foi efetuada com o software NEWAMPHCAL v-99.4, de Yavuz (1996).
Os cálculos geotermobarométricos foram efetuados no software GPT (Reche & Martinez 1996), exceto para o geotermômetro granada-anfibólio, que seguiu a metodologia sugerida por Graham & Powell (1984).
Os diagramas de estabilidade das reações metamórficas foram gerados pelo software TWEEQU (ou TWQ), de Berman, 2006.
CAPÍTULO 2
GEOLOGIA REGIONAL 2.1 - TRABALHOS ANTERIORES
A síntese da geologia do Estado de Minas Gerais encontra-se descrita em trabalhos de mapeamento regional efetuados pelo Departamento Nacional da Produção Mineral (DNPM), pela Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM) e pela Companhia de Desenvolvimento do Estado de Minas Gerais (CODEMIG). O detalhamento dessa geologia, produzido por cientistas de universidades e institutos de pesquisas, pode ser encontrado em monografias, dissertações e teses, bem como em diversos trabalhos publicados em periódicos especializados e em resumos de simpósios e de congressos.
O elevado potencial metalogenético do Quadrilátero Ferrífero torna-o alvo da atenção de pesquisadores dos mais diversos ramos das geociências, responsáveis pela produção de um vasto acervo de dados geológicos acerca dessa região. Assim, visando a redução no volume de informações, a presente revisão bibliográfica será restrita aos principais trabalhos de cunho regional e aos de detalhe relativos a porção nordeste do Quadrilátero Ferrífero, a qual abrange a área do presente estudo.
A série de trabalhos regionais com maior relevância inicia-se com a descrição da fisiografia, estratigrafia e evolução do Quadrilátero Ferrífero (1:150.000), compilada por Dorr (1969). No ano de 1978, Schobbenhaus e colaboradores sintetizam, na Folha Belo Horizonte ao Milionésimo, todo conhecimento geológico disponível naquele momento. Netto et al. (1998) publicam o cadastramento dos recursos minerais (1:250.000) da Província Pegmatítica Oriental, leste de Minas Gerais, reimpresso em 2000, ano em que Padilha e colaboradores apresentam as cartas Geológica e Metalogenética/Provisional da Folha Itabira (1:100.000).
Os diversos trabalhos de cunho local podem ser agrupados segundo seu tema central.
Encontram-se, dessa forma, trabalhos com foco em petrogênese, geologia estrutural, geocronologia e geofísica/sensoriamento remoto.
As investigações fundamentadas em petrologia se distinguem pelo objeto de estudo, assim, Chemale Jr. (1987), Marciano et al. (1992), Dussin (1994) e Fernandes et al. (1995a) tratam da gênese das rochas do tipo Borrachudos e pegmatitos associados; Schorsher (1979) e Guimarães (1992a) se dedicam à evolução do embasamento; enquanto Souza (1988 e 1990), Souza et al. (1989), Machado (1994 e 1998), Machado & Schorscher (1997) e Viana (2004) descrevem em detalhe a geologia de importantes jazidas de esmeralda da região.
No âmbito da geologia estrutural os trabalhos de Dussin et al. (1997), sobre a contextualização tectônica da Suíte Borrachudos; de Matias et al. (1997), sobre as estruturas encontradas no Garimpo de Capoeirana; e o de Peres et al. (2004), sobre o estilo deformacional da borda leste do Quadrilátero Ferrífero são os de maior relevância.
Com relação ao acervo geocronológico há diversos trabalhos sobre a evolução geotectônica e a datação de granitos tipo Borrachudos, de pegmatitos e de xistos com mineralizações de esmeraldas.
Dessa forma o arcabouço geocronológico do Quadrilátero Ferrífero e do Espinhaço Meridional encontra-se sintetizado nos estudos de Teixeira et al. (1990) e Noce (1995). As idades dos granitos tipo Borrachudos, dos pegmatitos e dos xistos mineralizados foram determinadas, respectivamente, por Chemale Jr. et al. (1997) e Fernandes et al. (2000); Bilal et al. (1995) e Preinfalk et al. (2002); e Ribeiro-Althoff et al. (1996 e 1997).
Investigações por métodos indiretos, como sensoriamento remoto e geofísica, permitem a contextualização de estruturas grandes e profundas e são aplicadas na prospecção e estudo de jazidas.
Nesse sentido Santos (1986) estudou, por sensoriamento remoto, a tectônica rúptil do Quadrilátero Ferrífero, e Fernandez (2004) propôs a seleção de alvos para prospecção de esmeraldas na Folha Itabira baseado em dados geofísicos.
2.2 - CONTEXTO GEOTECTÔNICO
A região investigada no presente estudo encontra-se na borda sudeste da porção meridional do Cráton do São Francisco (Almeida 1977; Fig. 2.1). Seu posicionamento no limite do cráton – na região de interação com a faixa móvel – é refletido por uma forte influência da Faixa Araçuaí. Essa faixa delimita o segmento leste do cráton segundo um lineamento de direção localmente N-S, materializado por dobramentos e falhamentos com polaridade dirigida para o antepaís cratônico (Fig. 2.1).
Conforme pode ser observado na figura 2.1, a região em questão está inserida nas adjacências do domínio setentrional NE do Quadrilátero Ferrífero. Dessa forma deve-se esperar uma considerável influência das feições estruturais e litológicas e dos processos geológicos envolvidos na formação desse domínio geotectônico como reflexo da sua parcial presença na área. Entretanto, há também uma significativa influência de eventos geológicos desenvolvidos em outros importantes domínios geotectônicos, como os complexos Guanhães e Mantiqueira, além da Suíte Borrachudos (Fig. 2.2).
O limite da zona de influência das feições estruturais e litológicas dos eventos geotectônicos típicos de cada um dos domínios supracitados deve ser função da sua área de ocorrência. Dessa maneira, os eventos geológicos característicos da região dos complexos Guanhães e Mantiqueira têm maior influência nos setores central e oriental, respectivamente (Fig. 2.2). Por outro lado os processos geológicos envolvidos na formação da Suíte Borrachudos são mais intensos no setor central, enquanto que os processos envolvidos na formação da Província Geotectônica do Quadrilátero Ferrífero se limitam apenas ao extremo ocidente (Fig. 2.2).
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Figura 2.1 – Contexto geotectônico da área estudada (Almeida 1977, com modificações de Alkmim et al. 1993 e Dardenne & Schobbenhaus 2001).
Figura 2.2 – Síntese geológica do Campo Pegmatítico de Itabira-Ferros, segundo Netto et al. (1998) e localização da área estudada.
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2.3 - LITOESTRATIGRAFIA
O presente estudo segue a sistematização da geologia compilada no mais recente trabalho de mapeamento geológico regional, realizado por Padilha et al. (2000). Este identifica, de uma forma geral, para a região compreendida entre Itabira e Nova Era, litotipos atribuídos aos complexos Mantiqueira e Guanhães, aos supergrupos Rio das Velhas e Minas, bem como à Suíte Borrachudos, sendo o conjunto localmente atravessado por corpos metabásicos de idade proterozóica (Fig. 2.3).
Há, no entanto, uma questão freqüentemente observada na literatura com respeito ao emprego de uma nomenclatura estritamente descritiva para as unidades dessa localidade em detrimento da já consagrada na descrição geológica regional. O uso desse artifício decorre em parte pela complexidade estrutural da área, em parte pela falta de continuidade lateral com as rochas das unidades formais.
Porém, entende-se que uma vez determinados os correlatos dessas unidades deve-se abandonar a nomenclatura descritiva, visto essa não permitir uma rápida e precisa visualização da sucessão estratigráfica no âmbito da geologia regional. Além disso o seu emprego provoca uma certa confusão, pois engloba em uma única unidade informal um conjunto de rochas com idades variadas, as quais apesar de terem passado por processos evolutivos distintos, encontram-se atualmente justapostas.
Dessa forma torna-se conveniente esclarecer aqui que ao Complexo Regional TTG Arqueano – representante do substrato cristalino nos estudos de Souza (1988) e Schorscher (1991), dentre outros – corresponde a combinação de parte das unidades do Complexo Mantiqueira com parte das unidades do Complexo Guanhães.
A Seqüência Metavulcanossedimentar (Souza 1990 e Machado 1998, entre outros) encerra, com exceção aos granitos do tipo Borrachudos, todo o conjunto das rochas depositadas e intrudidas no embasamento. Esta corresponde, portanto, à união das demais unidades do Complexo Guanhães às rochas supracrustais e plutônicas arqueanas do tipo greenstone do Supergrupo Rio das Velhas e seus correlatos, bem como as seqüências supracrustais de idade paleo- e mesoproterozóica do tipo Minas e Espinhaço, seus correlatos e às diversas gerações de rochas máficas que cortam todo o pacote.
A distribuição das unidades litológicas locais, nos mapas geológicos é, de forma geral, simples. Observa-se o predomínio da Suíte Borrachudos, que apresenta traço amebóide em planta, comumente alongado na direção nordeste, envolvida pelo Complexo Guanhães, cuja distribuição permeia os espaços não ocupados pela primeira, o que pode mascarar seu trend francamente nordeste (Fig 2.2 e 2.3). Subordinadamente são notados corpos lenticulares, com orientação nordeste-sudoeste, dos supergrupos Rio das Velhas e Minas e do Complexo Mantiqueira, que faz contato tectônico de direção ora norte-sul ora nordeste-sudoeste com as rochas do Complexo Guanhães (Fig. 2.2 e 2.3).
Conforme será discutido, essa última unidade pode guardar relação com a unidade informalmente denominada Seqüência Gnáissica-Anfibolítica, que também apresenta contatos tectônicos, sendo encontrada na porção oeste da área (Fig. 2.3).
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Figura 2.3 – Geologia da Província Esmeraldífera de Itabira-Nova Era. Extraído de Padilha et al. (2000).
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2.3.1 – Complexo Mantiqueira
O Complexo Mantiqueira foi definido por Barbosa em 1954 (in Padilha et al. 2000) como um conjunto de gnaisses encontrados ao sul e a leste da Serra do Espinhaço, e constitui a parte mais antiga do Complexo Regional TTG Arqueano denominada como “constituintes primários” (Souza 1988). De ocorrência restrita ao extremo leste do Campo Pegmatítico Itabira-Ferros, próximo à cidade de Nova Era (Fig. 2.2) não representa mais que 5% da área da Província Esmeraldífera de Itabira-Nova Era abrangida na figura 2.3. Padilha et al. (2000) levantam a possibilidade da correlação entre a sua fácies anfibolítica e a Seqüência Gnáissica-Anfibolítica.
Os principais litotipos dessa unidade são gnaisses leucocráticos de composição granítica a granodiorítica e mesocráticos de composição tonalítica, com bandamento bimodal de porte decimétrico a métrico e foliação milonítica pervasiva (Padilha et al. 2000). Estes, juntamente com migmatitos e anfibolitos máficos e ultramáficos, são raramente cortadas por corpos metamáficos e interpretados como rochas de alto grau (Souza 1988 e Machado 1998). O contato desses gnaisses é tectônico, por zonas de cisalhamento dúctil de baixo ângulo, com as rochas da Suíte Borrachudos e do Complexo Guanhães (Fig. 2.3).
Quimicamente classificam-se como granito e álcali-feldspato granito peraluminoso, enriquecido em elementos incompatíveis e terras raras leves, com anomalias negativas de Sr, V, Ni e Cr e com teores insignificantes de Be (Machado 1998). A sua assinatura geofísica é dada por teores médios de Th e U em contraposição aos baixos de K (Fernandez 2004).
Até o presente momento não há dados geocronológicos disponíveis para essa unidade, que na área em questão é considerada como representante da crosta siálica arqueana. Dessa maneira, sua gênese estaria relacionada à sucessão de eventos tectono-metamórficos diversos, responsáveis pelo seu metamorfismo, gnaissificação e migmatização, além de dobramentos e falhamentos generalizados.
2.3.2 – Seqüência Gnáissica-Anfibolítica
A Seqüência gnáissica-anfibolítica é informalmente definida como um conjunto de rochas que ocorre no extremo sudoeste da área e faz contato tectônico a leste com os litotipos da Suíte Borrachudos e a oeste com os do Complexo Guanhães (Padilha et al. 2000; Fig. 2.3).
Essa unidade encerra um conjunto de gnaisses graníticos a tonalíticos e anfibolitos que se intercalam de forma rítmica em intervalos decamétricos e se diferenciam das demais unidades encontradas nessa região pela incipiente deformação, sendo possivelmente correlata às fácies mais anfibolíticas do Complexo Mantiqueira (Padilha et al. 2000). A formalização ou o enquadramento dessa unidade em relação às unidades clássicas necessita de um maior grau de detalhamento e estudos mais apurados na sua área de ocorrência.
Contribuições às Ciências da Terra – Série M, vol. 47, 130p.
2.3.3 – Complexo Guanhães
A intricada seqüência metavulcanossedimentar do tipo granito-greenstone que se interpõe aos corpos graníticos da Suíte Borrachudos (Fig. 2.2 e 2.3) motiva grande debate na literatura geológica.
Enquanto Grossi Sad et al. (1990), Pedrosa Soares et al. (1994) e Padilha et al. (2000), entre outros propõem a sua correlação com o Complexo Guanhães, para Machado (1998) e Iwata (2000), entre outros esta deve ser ao menos em parte correlacionável ao Supergrupo Rio das Velhas. Entretanto, a falta de continuidade lateral com as litologias do Supergrupo Rio das Velhas, a qual pode ser verificada com relação às do Complexo Guanhães atesta para a sua correlação com o último (Fig. 2.2).
Os diversos estudos realizados em rochas dessa seqüência (ex.: Souza 1988 e 1990; Schorsher 1991; Machado 1994 e 1998; Iwata 2000; Padilha et al. 2000; Viana 2004, entre outros) permitem, independentemente da sua correlação, dividi-la, com base em seu conteúdo litológico, em três unidades – metaultramáfica, metassedimentar e metamáfica, descritas a seguir – que se intercalam a gnaisses TTG segundo camadas de porte métrico e que têm em comum um elevado grau de deformação e de alteração intempérica.
A unidade Metaultramáfica tem reduzida expressão areal – porém grande importância, por hospedar a mineralização de esmeralda – e é composta por xistos de cor negra, esverdeada e dourada, dependendo da predominância de biotita, anfibólio e clorita, respectivamente, bem como porfiroblastos orientados de esmeralda, além de plagioclásio, quartzo, magnetita, apatita, cromita e talco (Machado 1998).
As rochas da unidade metaultramáfica têm afinidade química com komatiítos basálticos a peridotíticos (Machado 1998 e Iwata 2000). Observa-se que os tipos mais metassomatizados (flogopitizados) são sensivelmente mais ricos em álcalis (Na2O+K2O) e em Be que os demais (anfibólio xistos, clorita xistos e cromititos), os quais são mais ricos em MgO (Machado 1998). O comportamento dos elementos menores e traços é semelhante nos anfibólio xistos mais e menos metassomatizados, ambos enriquecidos em elementos incompatíveis, diferindo pela concentração cerca de dez vezes maior de Rb no primeiro tipo e pela anomalia positiva de Ba do último (Machado 1998).
O metamorfismo regional experimentado por essas rochas foi processado nas condições da fácies xisto verde superior a anfibolito médio e teve polaridade voltada para leste, conforme indicam as paragêneses descritas por Souza (1988). De fato temperaturas variando entre 480-530 ºC foram recentemente obtidas por geotermometria de Ti em biotita da Mina da Piteiras (Viana 2004). A deformação que acompanha esse metamorfismo, responsável pela impressão de uma xistosidade paralela ao bandamento, com mergulho de médio a baixo ângulo para sudoeste, ocorre associada a uma lineação que cai com baixo ângulo para norte-nordeste e sul-sudeste (Viana 2004)
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A unidade metaultramáfica não é mapeavel na escala 1:100.000, pois ocorre apenas como intercalações centimétricas a métricas nos xistos metapelíticos ricos em moscovita e biotita (Souza 1988). É interessante observar uma concentração preferencial dos tipos ricos em anfibólio na porção oeste da área, segundo uma linha N-S, que se estende de Nova Era a Hematita (Machado 1998 e Iwata 2000).
A unidade Metassedimentar é composta por uma fácies quartzítica e uma oxidada (mapeadas apenas localmente), sendo predominantemente cartografada de forma indiferenciada, o que ocorre em apreciável área do Complexo Guanhães (Fig. 2.3). Essa fácies indiferenciada encerra um conjunto de quartzitos, formações ferríferas, xistos (com variadas proporções de moscovita, biotita e quartzo), metapelitos gnaissificados e suas transições (Padilha et al. 2000). Metapelitos (de caráter xistoso e gnaissificado) são muito abundantes e apresentam composições mais favoráveis aos estudos petrogenéticos. Dentre eles se diferenciam três tipos: moscovita-quartzo xisto com biotita; moscovita- biotita-quartzo xisto com granada e estaurolita; e moscovita-biotita-cordierita-plagioclásio-clorita xisto (Souza 1988), além dos acessórios cianita, sillimanita, apatita, cummigtonita, óxidos de Fe e Ti e fluorita (Machado 1998).
Até o presente momento, os únicos dados litogeoquímicos disponíveis para essa unidade são cinco análises de paragnaisses provenientes da região entre Esmeralda de Ferros e Hematita Estes mostram composição cálcica e afinidade peraluminosa, com coríndon normativo, além de uma forte correlação negativa entre a maioria dos óxidos em relação à sílica (Iwata 2000).
Como foi destacado por Souza (1988), a diversidade mineralógica dos xistos metapelíticos registra bem o metamorfismo regional de fácies xisto verde alto a anfibolito médio, comprovado por geotermobarometria (Tab. 2.1).
Tabela 2.1 – Geotermobarometria de metassedimentos e paragnaisses coletados entre Itabira e Nova Era.
Temperatura núcleo-borda (ºC) Pressão (kbar)
Grd-Bioa Grd-Estb Grd-Anfc GASP
Belmont/Capoeirana1 612-596 559-540 468-483 ~ 8d
Piteiras2 631-625 669-655 - 4e
1-Machado (1998), 2-Viana (2004); a-Bhattacharya et al. (1992), b-Perchuk (1991), c-Graham & Powell (1984), d-Koziol (1989), e-Powell (1978); Grd = granada, Bio = biotita, Est = estaurolita, Anf = anfibólio e GASP = granada-aluminossilicato-quartzo-plagioclásio.
A unidade Metamáfica, constitui as rochas com maior expressão areal, distinguindo-se tipos bandados, derivados de tufos, e tipos homogêneos, derivados de intrusões (Souza 1988). Os mais comuns são diques de trend N-S, encontrados por 400 km ao longo da Serra do Espinhaço (Dussin 1994).
