UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA
MARCOS DA COSTA CÂMARA SALES
CONSIDERAÇÕES SOBRE OS GRANITOS PEGMATÍTICOS DA PROVÍNCIA PEGMATÍTICA DO SERIDÓ: MAPEAMENTO GEOLÓGICO E GEOQUÍMICA
Natal-RN 2020
MARCOS DA COSTA CÂMARA SALES
CONSIDERAÇÕES SOBRE OS GRANITOS PEGMATÍTICOS DA PROVÍNCIA PEGMATÍTICA DO SERIDÓ: MAPEAMENTO GEOLÓGICO E GEOQUÍMICA
Trabalho de conclusão de curso de graduação apresentado ao Departamento de Geologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Geologia.
Orientador: Dr. Ricardo Guimarães Sallet
Natal-RN 2020
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação
Inserir aqui a ficha gerada a partir do Sistema de Geração Automática de Fichas Catalográficas, disponível no endereço.
A ficha catalográfica é elemento obrigatório para os TCCs da Geologia. Deve ser incluída na sequência da folha de rosto e impressa no verso desta.
MARCOS DA COSTA CÂMARA SALES
CONSIDERAÇÕES SOBRE OS GRANITOS PEGMATÍTICOS DA PROVÍNCIA PEGMATÍTICA DO SERIDÓ: MAPEAMENTO GEOLÓGICO E GEOQUÍMICA
Trabalho de conclusão de curso de graduação apresentado ao Departamento de Geologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como requisito parcial para a obtenção do
título de Bacharelem Geologia.
Aprovado em: ____ de _______ de _____.
BANCA EXAMINADORA
__________________________________________ Dr. Ricardo Guimarães Sallet - UFRN
Orientador
__________________________________________ Dr. Marcos Antonio Leite do Nascimento - UFRN
Examinador interno
__________________________________________ Dr. João Adauto de Souza Neto - UFPE
AGRADECIMENTOS
Começo agradecendo minha mãe, Enodite da Costa Câmara, obrigado por toda confiança e o amor depositado sobre mim, você é o ser mais excepcional que eu tive o prazer de conhecer. Perdão pelos momentos em que não consegui compreender as lições da vida que você me ensinava, hoje tudo faz sentido.
Gratidão a todos os mestres da educação que passaram pela vida em todos os níveis do aprendizado, vocês fizeram a diferença na pessoa que eu sou hoje. Em especial agradeço à Ricardo Sallet, grande mestre professor e amigo, obrigado pela confiança. Ao professor Adauto da UFPE, obrigado por todos os ensinamentos e os momentos de campo. À Nascimento, agradeço por todas as aulas e os toques geológicos. À Vanildo e Chiquinho, obrigado por todo o apoio e os conselhos durante a graduação.
Aos meus amigos-irmãos, os das antigas (Dudu, Dantas, Barbosa, Uchôa, Spin e Romano), os que a geologia me agraciou (Barbariza, Canela, Cata, Vinóia, Carlota, Armando, Badgal, Kalibow, Queiroz, Cracudo, Bampi, Magrélio) e aos amigos da minha turma de 2015. Ao meu amor, Clarissa, por ser essa pessoa diferenciada que vê a vida por outros ângulos, que me entende e me completa. Que sorte (?) a vida ter unido nossos caminhos. Você é muito especial pra mim, juntos somos mais. Te AMO!
À Geologia, por ter entrado em minha vida, hoje posso dizer que sem ela seria tudo mais difícil. Ao ENEGEO, por todas os momentos compartilhados, pelas pessoas e os amigos que tive o prazer de conhecer, mudou minha vida.
À UFRN e ao curso de geologia pela oportunidade e a condição.
À todas as pessoas e seres que cruzaram/cruzam o meu caminho, vocês foram/são fundamentais para os processos de autorreflexão em busca da melhora interior.
Do primitivismo ao Holoceno
“Vou fazer outra viage” No mar da geologia,
“Singrar ondas imponentes” Numa densa travessia Vê o jardim de infância Q`a terra viveu um dia ...
Antes do pré-cambriano Chamado inferior Quase nada se sabia!! Não existia ali flor Nenhuma planta existia Devido o grande calor ...
Eu ví a zóica sem vida Sem um sinal de vivente, Chama viva aquecida A magmática quente Depois do resfriamento Surgiu um novo ambiente ...
Na “viage” imaginária Vou pilotando o “navio”, Deixo a zóica sem vida Entro num clima frio Visito arqueozoica
“Lá vou tomar banho de rio” ...
Nessa era arqueozoica Surgiram muito vulcões, Essa era que durou Mais de sessenta milhões De anos, tá registrado No Livro dos sabichões ...
Passei no vale dos dinos Eles sozinhos dominavam, Brigavam uns com os outros Depois ali se ajuntavam, Era uma lei que só eles Entendiam e aplicavam
Depois do vale dos dinos
Observei o terreno, Do navio eu avistei Um sujeito tão pequeno Era um macaco caçando Na época do pleistoceno ...
Tudo era muito belo Não existia ambição Esse povo era feliz, Sem haver perseguição, Aí vem o Holoceno Trazendo o homem vilão ...
Na sua evolução Feriu nossas violetas
Encheu o céu de “folinge”!!” “Do canhão faz as trombetas” Mata a camada de ozônio!! Queima até as borboletas
Desbotou o arco-íris Do céu borrou “vestido” Faz bagunça no espaço Diz que é evoluído... Envenena o ambiente Com mortífero fluido
RESUMO
A Província Pegmatítica da Borborema, está inserida dentro do contexto da Faixa Seridó e abrange uma área de 75 por 150 km2 alongada na direção NE-SW. Está localizada entre os estados da Paraíba e Rio Grande do Norte e representa os últimos estágios magmáticos da Orogênese Brasiliana. Possui milhares de corpos cadastrados, entre homogêneos e heterogêneos (zonados), sendo estes últimos responsáveis por conter as principais mineralizações de Ta-Nb-Be-Li-Sn-Cu. O presente trabalho tem foco nos granitos pegmatíticos: Areias, Marcação, Malhada Limpa, Telemar, Picuí, Pedra Lavrada e Serra Verde. O primeiro objetivo do estudo consistiu da realização de um mapeamento (1:10.000) do corpo pegmatítico da pedreira Marcação e da confecção de um mapa regional (1:100.000) compilado das folhas geológicas da porção centro-sul da província pegmatítica. O segundo consistiu de um estudo das características químicas (litoquímica e mineral) destes corpos pegmatíticos homogêneos cambrianos, através de análises químicas de elementos maiores, menores e traços de rocha total, feldspatos e micas. Esses corpos são geralmente tabulares e intrudem sub concordantemente paragnaisses, metaconglomerados e micaxistos do Grupo Seridó, orientados, normalmente, na direção N-S. Tratam-se de leucogranitos pegmatíticos (homogêneos) que se apresentam em três fácies texturais, a pegmatítica grossa, a pegmatítica média e a aplítica. Possuem duas fácies mineralógicas: a fácies biotita + magnetita ± granada e a fácies biotita + muscovita ± granada, além de conter quartzo, feldspato e turmalina. Uma feição comum é a ocorrência de bandamentos aplito-pegmatito, com relativa maior quantidade de granada associada aos aplitos. Estas estruturas geralmente estão dispostas paralelamente ao contato com as rochas encaixantes. Quimicamente, possuem elevada peraluminosidade (ASI > 1~1,5) marcada pela mineralogia aluminosa e a presença de coríndon normativo. Diagramas geoquímicos discriminantes apontam para um baixo a moderado grau de fracionamento, tanto nos feldspatos, quanto nas micas e sugerem um baixo potencial para mineralizações. Quanto aos ETR, apresentam uma leve tendência de enriquecimento dos ETR leves em relação aos pesados e possuem anomalias negativas de Európio em rocha total e micas, enquanto nos feldspatos potássicos as anomalias de Európio são positivas. Finalmente, as diferenças entre estes pegmatitos sugerem a possibilidade de diferentes fontes para suas gerações.
ABSTRACT
The Pegmatitic Province of Borborema, classic of literature, is inserted within the context of the Seridó Belt and covers an area of 75 by 150 km2 elongated in the NE direction. It is located between the states of Paraíba and Rio Grande do Norte and represents the last magmatic stages of Brasiliana Orogenesis. It has thousands of registered bodies, between homogeneous and heterogeneous (zoned), the latter being responsible for containing the main mineralizations of Ta-Nb-Be-Li-Sn. The present work focuses on the homogeneous pegmatitic bodies Areias, Marcação, Malhada Limpa, Telemar, Picuí, Pedra Lavrada and Serra Verde. The first objective of the study consisted of a mapping (1: 10.000) of the pegmatitic body of the Marcação quarry and the confection of a map (1: 100.000) compiled from the south-central of the pegmatitic province. The second consisted of a study of the geochemical characteristics of these homogeneous Cambrian pegmatitic bodies, through chemical analyzes of major, minor and traces elements of whole rock, feldspar and mica. These bodies are generally tabular and intrude sub-concordantly paragnaisses, metaconglomerates and mica schists of the Seridó Group, normally oriented in the N-S direction. These are pegmatitic leucogranites that appear in three textural facies, medium pegmatitic , thick pegmatitic and aplitic. They have two mineralogical facies: the biotite + magnetite ± garnet facies and the biotite + muscovite ± garnet facies, in addition to containing quartz, feldspar and tourmaline. A common feature is the occurrence of aplite-pegmatite bandages, with large quantities of garnet associated with the aplites. These structures are usually arranged parallel to the embedding rocks. Geochemically, they have high peraluminosity (ASI> 1 ~ 1,5) marked by aluminous mineralogy and the presence of normative corundum. Discriminant diagrams point to a low to moderate degree of fractionation, both in feldspars and micas, and suggest a low potential for mineralization. As for the ETR, they have a slight tendency to enrich the light ETR in relation to the heavy ones and have negative Europium anomalies in whole rock and micas, while in feldspars the Europium anomalies are positive. Finally, the differences between these pegmatites suggest the possibility of different sources for their generations.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1: Mapa geológico simplificado da Faixa Seridó, enfatizando os pegmatitos. Adaptado de Costa et al. (2018). ... 9 Figura 1.2: Mapa de localização da área investigada e a principal via de acesso, através da BR-226 (em roxo). ... 10 Figura 1.3: Alíquotas finais das amostras analisadas. ... 12 Figura 2.1: Diagrama P-T mostrando as janelas de formação dos pegmatitos de acordo com Ginsburg et al. (1979) e Černý (1991a). ... 18 Figura 2.2: Bloco diagrama mostrando as relações entre as unidades estruturais de um corpo pegmatítico, onde estão representadas a zona marginal, intermediária, mural e o núcleo, além dos corpos de substituição e fraturas preenchidas (Adaptado de Cameron et al. 1949)... 20 Figura 2.3: Bloco diagrama representando estruturas de um pegmatito zonado idealizado com as quatro zonas (marginal, intermediária, mural e núcleo) em diferentes níveis de erosão (Adaptado de Cameron et al. 1949). ... 22 Figura 2.4: Fluxograma esquemático exibindo a correlação das classes de pegmatitos com as famílias. Consta ainda as principais características petrológicas e geoquímicas de classificação, segundo Ginsburg et al. (1979) e Černý et al. (1982, 1991b)... 24 Figura 2.5: Mapa geológico da Faixa Seridó, destacando a Província Pegmatítica do Seridó.
(compilado do Mapa Geológico do Estado do Rio Grande do Norte,
DNPM/UFRN/PETROBRÁS/CRM, 1998 e Mapa Geológico do Estado da Paraíba, DNPM/CPRM/CDRM, 2002 e Soares, 2004). ... 30 Figura 2.6: Dinâmica estrutural de colocação dos pegmatitos da Província Pegmatítica da Borborema e suas relações com as rochas encaixantes, de acordo com Araújo et al. (2001) e Soares, (2004). ... 31 Figura 3.1: Domínios estruturais da Província Borborema. Fonte: Medeiros et al. (2017). .... 36 Figura 3.2: Trama geológica do domínio Rio Grande do Norte, com ênfase no magmatismo Ediacarano-Cambriano (adaptado de Nascimento et al. 2015). ... 40 Figura 4.1: Mapa simplificado do corpo da pedreira Marcação (1:10.000). ... 44 Figura 4.2: Mega exsudados (métrico) de quartzo, localizado na porção noroeste da área. .... 45 Figura 4.3: A) Afloramento de granada-sillimanita-cordierita-biotita xisto granolepidoblástico. B) Detalhe da figura A), onde se destacam cristais centimétricos de cordierita e sillimanita.. 46 Figura 4.4: Afloramento do contato entre o micaxisto e o pegmatito. Notar no detalhe da figura, a injeção de material tanto pegmatítico, quanto aplítico. Ambos concordantes com a foliação do xisto. ... 46 Figura 4.5: Contato entre o pegmatito e o xisto. O pegmatito aproveita os planos de descontinuidade para se alojar. ... 47 Figura 4.6: Aspectos geomorfológicos gerais da área. Ao fundo, as frentes de exploração da pedreira Marcação. Visada para leste. ... 48 Figura 4.7: Aspectos gerais da fácies pegmatítica média. A) vista em planta da foliação marcada pela orientação das micas. Notar simplectito de muscovita e biotita. B) Pegmatito de granulometria média sendo cortado por bolsão pegmatítico composto por feldspato potássico, quartzo e turmalina. A linha vermelha corresponde ao traço da foliação. C) Seção de um dique pegmatítico da pedreira Marcação, onde é possível observar sua verticalização. ... 49 Figura 4.8: Aspectos gerais da fácies pegmatítica grossa. A) Foliação (NE) marcada pelos cristais de feldspato potássico orientados. B) megacristal de feldspato potássico orientado, conforme a foliação. Notar faixas perpendiculares de granada truncando a foliação principal na porção superior da figura. Essa é a principal feição dos diques pegmatíticos que cortam a área. C) cristais de feldspato potássico orientados e intercalados com faixas de aplitos ricos em
granadas. D) detalhe da figura C. Granadas da fácies aplíticas. As linhas vermelhas correspondem ao traço da foliação. ... 50 Figura 4.9: Vista do afloramento de um pegmatito onde é possível observar sua foliação em baixo ângulo. A posição do martelo indica o mergulho aproximado da foliação, na direção NE. ... 50 Figura 4.10: Feições gerais da fácies aplítica. A) dique apolítico cortando a foliação de pegmatitos da fácies pegmatítica grossa. B) aplito intersticial, em contato com pegmatitos da fácies pegmatítica média. C) aplito granadífero. Em ambas as formas de ocorrência é frequente grandes quantidades de granada. ... 51 Figura 4.11: Aspectos gerais dos bolsões pegmatíticos. A) textura gráfica (feldspato potássico, quartzo e turmalina). B) bolsão pegmatítico com simplectito de feldspato potássico, quartzo e turmalina. C) bolsão pegmatítico sob a forma de dique. Notar as turmalinas perpendiculares as encaixantes... 53 Figura 4.12: Aspectos gerais dos bolsões e diques pegmatíticos. A) Megacristal de turmalina com 22 cm. B) Cristal de turmalina orientada perpendicularmente a encaixante do dique. C) Pocket de turmalina e quartzo. As figuras D), E) e F) representam a continuação de um mesmo afloramento. Notar as turmalinas delimitando o contato do dique pegmatítico. Nesses diques os minerais alcançam dimensões maiores que 5 cm. A figura F mostra o desenvolvimento incipiente de estruturas de zonação. O núcleo de quartzo (zona IV) com bordas de megacristais de feldspato e turmalina (zona III). A linha vermelha tracejada indica os limites do dique. ... 54 Figura 4.13: Visão geral do contato entre o corpo Areias e a encaixante (paragnaisse Jucurutu). ... 56 Figura 4.14: Relação de contato reto abrupto do pegmatito Areias com sua encaixante (paragnaisse Jucurutu). Em A) visão do contato reto abrupto. Em B) relação concordância do pegmatito, com a foliação da rocha encaixante, corroborando com a interpretação de soleiras. ... 56 Figura 4.15: Relação de contato gradacional do pegmatito Malhada Limpa com sua encaixante (micaxisto Seridó). Em A) Visão geral do afloramento. Em B) foto interpretada dos contatos com os respectivos limites e a faixa gradacional entre eles. ... 57 Figura 4.16: Contato gradacional observado no pegmatito Marcação e sua encaixante (micaxisto Seridó). ... 58 Figura 4.17: Turmalinização observada na rocha encaixante (micaxisto Seridó) junto ao contato do pegmatito Tópico. Em A) visão geral do efeito de turmalinização na rocha encaixante; Lupa mineralógica como escala. Em B) turmalinização em fraturas da rocha encaixante próximo ao contato com o pegmatito... 58 Figura 4.18: Estrutura de bandamento aplito-pegmatito observada nos granitos pegmatíticos estudados. Em A) pegmatito Picuí. Em B) o pegmatito Regina e C) pegmatito Tópico. ... 59 Figura 4.19: Estrutura de bandamento aplito-pegmatito observada em granitos pegmatíticos a oeste de Parelhas-RN. ... 60 Figura 4.20: A) Estrutura de zoneamento incipiente observada no granito pegmatítico Marcação. B) delimitação do zoneamento, semelhante aos pegmatitos zonados com núcleo de quartzo (zona IV) e zona feldspática potássica (zona III). ... 60 Figura 4.21: A) Estrutura de zoneamento incipiente observada no granito pegmatítico Marcação. Notar dimensão métrica do núcleo de quartzo leitoso. B) Delimitação do zoneamento, semelhante aos pegmatitos zonados com núcleo de quartzo (zona IV) e zona feldspática potássica (zona III). ... 61 Figura 4.22: Aspectos gerais das magnetitas do corpo Picuí. Em A) bolsão pegmatítico com agregados de magnetitas. Em B) detalhe da figura A). Em C) magnetitas bem formadas em hábito octaédrico, na fácies pegmatítica média. ... 62 Figura 5.1: Diagramas de variação do tipo Harker para elementos maiores. ... 66
Figura 5.2: Diagramas de variação do tipo Harker para elementos menores. ... 67 Figura 5.3: A) Diagrama TAS para rochas plutônicas de Wilson (1989). A curva de alcalinidade de Miyashiro (1978) está representada em roxo. B) Diagrama Q-ANOR de Le Maitre (1979). C) Diagrama R1R2 de De la Roche et al. (1980). D) Índice de aluminosidade de Shand (1943), no diagrama de Maniar e Piccoli (1989) E) Diagrama ternário de aluminosidade de Loiselle & Wones (1979). F) Diagrama ternário (Ba-Rb-Sr), segundo El Bouseily & El Sokkary (1975). ... 68 Figura 5.4: Diagrama dos ETR de granitos pegmatíticos normatizados pelo condrito de McDonough & Sun (1995). ... 69 Figura 5.5: Diagrama ternário normativo (Ab-Or-Na) dos feldspatos, segundo Klein & Hulburt Jr. (1999), com as isotermas em colorido, propostas por Deer et al. (1992). ... 70 Figura 5.6: A) Diagrama binário K vs. Rb de Ahrens et al. (1952). A curva amarela representa o valor médio da crosta continental, segundo Taylor et al. (1956). B) diagrama Rb vs. K/Rb. A curva preta representa a composição do pegmatito Tanco (Canadá). A Crosta Inferior (CI), Crosta Superior (CS) e a Crosta Total (CT) também estão representadas conforme Černý et al. (1985). C) Cs vs. K/Rb de Gordienko (1971). D) Cs vs. K/Cs. A curva preta representa a composição do pegmatito Tanco (Canadá). E) Na2O vs. K/Cs de Gordiyenko (1976), com campos adicionais proposto por Gaupp et al. (1984), para as classes de pegmatitos com: Ia-Pollucita; Ib-não mineralizados; IIa-Espodumênio (sem Pollucita); IIb-Berilo (sem Pollucita); IIc-não mineralizados e III-pegmatitos a mica. A composição do pegmatito Tanco e da Crosta Inferior (CI), Crosta Superior (CS) e a Crosta Total (CT) também estão representadas conforme Černý et al. (1985). ... 71 Figura 5.7: diagrama binário Ba vs. Rb de Anderson (1984). ... 72 Figura 5.8: A) diagrama para feldspatos Ta, vs. Cs. B) Ta vs. Rb. Ambos de Moller & Morteani (1987). ... 72 Figura 5.9: Diagrama dos ETR de feldspatos normatizados pelo condrito de McDonough & Sun (1995). Legenda na figura anterior. ... 73 Figura 5.10: A) Diagrama binário para biotitas K vs. Rb de Ahrens et al. (1952). A curva amarela representa o valor médio da crosta continental, segundo Taylor et al. (1956). B) diagrama Rb vs. K/Rb. A curva preta representa a composição do pegmatito Tanco (Canadá). A Crosta Inferior (CI), Crosta Superior (CS) e a Crosta Total (CT) também estão representadas conforme Černý et al. (1985). C) Diagrama quadrilátero Flogopita-Annita-Siderofilita-Eastonita para classificação de micas trioctaédricas, conforme Deer et al. (1996, 2013). ... 75 Figura 5.11: A) Diagrama binário de classificação de micas mgli (Mg-Li) vs. feal (Fe + Mn + Ti – Alvi), segundo Tischendorf et al. (1997). B) Diagrama binário Altotal vs. Mg para discriminação de associações magmáticas, segundo Nachit et al. (1985). C) Diagrama ternário (10*TiO2 – FeO+MnO – MgO) proposto por Nachit et al. (2005). ... 75 Figura 5.12: Diagramas de substituições catiônicas para biotitas. A) Substituição simples Fe2+ + Mn2+ ⇌ Mg2+. B) Substituição acoplada (Fe2++Mg2++ Mn2+)VI + 2(Al3+)IV ⇌ 2SiIV + [ ]. C) Substituição acoplada 3(Fe2++Mg2++Mn2+)VI ⇌ 2(Al3+)VI+[ ]VI. D) Substituição simples Ti4+ ⇌ 2Fe2+. Legenda na figura anterior. ... 76 Figura 5.13: Diagrama dos ETR normatizados pelo condrito de McDonough & Sun (1995). Legenda nas figuras anteriores. ... 77
LISTA DE TABELAS
Tabela 1.1: Organização dos dados utilizados no presente trabalho. ... 11 Tabela 1.2: Informações iniciais dos corpos estudados. Bt = biotita; Msc = muscovita e Mgt = magnetita. ... 13 Tabela 2.1: Associações mineralógicas das zonas pegmatíticas (Cameron et al. 1949). ... 19 Tabela 2.2: Compilado de todas as idades dos granitos pegmatíticos da PPB encontradas em bibliografia. ... 33 Tabela 10.1: Análises químicas de rocha-total. TEL - Telemar; ARE - Areias; PL - Pedra Lavrada; PIC - Picuí; MAR -Marcação; SV - Serra Verde e ML - Malhada Limpa... 95 Tabela 10.2: Análises químicas dos feldspatos. TEL - Telemar; ARE - Areias; PL - Pedra Lavrada; PIC - Picuí; MAR -Marcação; SV - Serra Verde e ML - Malhada Limpa... 97 Tabela 10.3: Análises químicas das micas. TEL - Telemar; ARE - Areias; PL - Pedra Lavrada; PIC - Picuí; MAR -Marcação; SV - Serra Verde e ML - Malhada Limpa. ... 99
SUMÁRIO
1.INTRODUÇÃO ... 8
1.1 APRESENTAÇÃO ... 8
1.2 JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS ... 8
1.3 LOCALIZAÇÃO E VIAS DE ACESSO DO GRANITO PEGMATÍTICO MARCAÇÃO ... 10
1.4 MATERIAIS E MÉTODOS ... 11
2.PEGMATITOS: Uma revisão ... 16
2.1 CONCEITO ... 16 2.2 CLASSIFICAÇÃO ... 16 2.2.1 Mineralogia ... 18 2.2.2 Estrutura interna ... 20 2.2.3 Geoquímica ... 22 2.2.4 Gênese ... 25
2.3 PROVÍNCIA PEGMATÍTICA DA BORBOREMA (PPB) ... 25
2.3.1 Classificação e estrutura ... 26
2.3.2 Mineralogia ... 28
2.3.3 Alojamento e condições de cristalização ... 29
2.3.4 Geocronologia e aspectos genéticos ... 31
3.Geologia regional ... 35
3.1 PROVÍNCIA BORBOREMA ... 35
3.2 DOMÍNIO RIO GRANDE DO NORTE ... 37
3.2.1 Subdomínio São José do Campestre ... 37
3.2.2 Subdomínio Rio Piranhas-Seridó ... 37
4.GEOLOGIA E PETROGRAFIA DAs unidades geológicas da ÁREA DE ESTUDO . 44 4.1 GRUPO SERIDÓ ... 45
4.2 GRANITO PEGMATÍTICO ... 47
OBSERVACÕES DOS DEMAIS GRANITOS PEGMATÍTICOS DA ÁREA ESTUDADA ... 55
5.GEOQUÍMICA ... 64
5.1 LITOQUÍMICA ... 65
5.2 FELDSPATOS ... 69
6.CONSIDERACÕES FINAIS ... 79 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 82 ANEXO A – mapa geológico do granito pegmatítico marçacão ... 93 ANEXO B – mapa geológico compilado e integralizado da porção centro – sul da faixa seridó – província pegmatítica da borborema ... 94 ANEXO C – tabelas das análises químicas ... 95 ANEXO D – LISTA DE AFLORAMENTOS VISITADOS ... 101
1. INTRODUÇÃO
1.1 Apresentação
O presente trabalho diz respeito a disciplina (GEO0421), referente ao relatório de graduação, estágio final do currículo acadêmico do curso de Geologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte.
O estudo é focado em determinados corpos de granitos pegmatíticos cambrianos (ou pegmatitos homogêneos), inseridos dentro do contexto da Faixa Seridó (Domínio Rio Piranhas-Seridó), e que representam os últimos estágios magmáticos da Orogênese Brasiliana. Os corpos estudados localizam-se em pedreiras, que na maioria dos casos dão nome aos mesmos, são eles: Marcação, Malhada Limpa, Serra Verde, Areias, Telemar, Pedra Lavrada e Picuí (Figura 1.1).
O trabalho aborda, principalmente, as características químicas destes corpos, entretanto foi feito o mapeamento do corpo da pedreira Marcação em escala 1:10.000 (Anexo A), devido suas características e sua localização. Para isto, foram abordadas técnicas de mapeamento geológico de superfície, no qual são indispensáveis o conhecimento de geologia estrutural e petrologia. Além disso foi elaborado um mapa geológico compilado integrado da porção centro-sul da Província Pegmatítica da Borborema (Anexo B), em escala 1:100.000, baseado em mapas prévios da bibliografia, visando reunir essas informações.
Este trabalho teve a orientação do Professor Dr. Ricardo Sallet, que foi responsável desde as orientações de campo, até o financiamento das análises e os custeios dos trabalhos campo com recursos próprios. Tudo isso visando colaborar para o entendimento geológico dos pegmatitos.
1.2 Justificativa e Objetivos
O interesse pelo conhecimento dos pegmatitos tem aumentado consideravelmente nos últimos anos, por serem a fonte de metais raros, minerais industriais e gemas, além de serem explorados no ramo de rochas ornamentais. Desta maneira, é fundamental um bom conhecimento das características químicas dos minerais constituintes, pois através da interação do quimismo de certos minerais é possível saber se o pegmatito possui mineralizações importantes, independentemente de serem homogêneos, heterogêneos, simples e/ou complexos.
Entre esses minerais destacam-se os feldspatos e as micas, excelentes indicadores petrogenéticos (Černý, 1991a).
Constitui o objetivo principal deste trabalho, o estudo detalhado de sete corpos de granitos pegmatíticos representativos da região através de aspectos petrográficos, texturais e geoquímicos de alguns corpos, com análises de litoquímica e mineral (feldspato e biotita) inéditas e outras compiladas da bibliografia, juntamente com mapeamento do granito pegmatítico Marcação. Além disso, realizou-se um regaste de dados históricos sobre os pegmatitos da Província Borborema.
1.3 Localização e Vias de Acesso do granito pegmatítico Marcação
A área mapeada está inserida na região Nordeste do Brasil, no estado do Rio Grande do Norte. É delimitada pelos paralelos 4°49’ e 6°58’ de latitude sul e pelos meridianos 34°58’ e 38°36’ de latitude oeste de Greenwich (Figura 1.2). A pedreira Marcação está localizada no município de Currais Novos, próxima a entrada leste da cidade. O melhor acesso à área, partindo de Natal, é através da Rodovia Federal BR-226 que liga Natal ao município de Currais Novos.
1.4 Materiais e Métodos
Para a elaboração do presente trabalho, a execução das atividades ocorreu de forma sistemática, envolvendo trabalhos de escritório, de campo e de laboratório.
Os dados químicos utilizados neste trabalho se dividem em dois grupos. Uma parte inédita, cedido previamente pelo Professor Ricardo Sallet, com química de feldspato potássico e biotita. O outro conjunto foi retirado das bibliografias de Da Silva (1993), Pereira (2000), Baumgartner (2001), Sallet et al. (2015) e Jacinto, (2018), com química de rocha total, feldspatos potássicos e micas (Tabela 1.1). Esse conjunto de dados bibliográficos são referentes a granitos pegmatíticos e/ou pegmatitos homogêneos da Província Pegmatítica da Borborema, com as mesmas características das rochas abordadas neste trabalho e é utilizado a título de comparação.
Sallet et al. (2015) estudaram parte desses corpos pegmatíticos (Marcação, Pedra Lavrada, Telemar, Bela Vista, Areias, Serra Verde e Malhada Limpa) e os classificaram em duas fácies: a fácies biotita + magnetita ± granada (fácies Bt + Mgt) e muscovita + biotita + granada (fácies Msc + Bt). Neste trabalho serão abordados os dados com essa mesma classificação, visando identificar as características químicas responsáveis por essas mineralogias.
As análises químicas de feldspato de Jacinto (2018), utilizadas aqui, são referentes ao Granito Pegmatítico de São Tomé. Este, é classificado como da fácies Bt + Mgt (biotita + magnetita). Enquanto corpos pegmatíticos estudados por Baumgartner (2001) e Pereira (2000) são da fácies Bt + Msc (pegmatito Regina), segundo Sallet et al. (2015).
Tabela 1.1: Organização dos dados utilizados no presente trabalho.
Rocha total Feldspato Mica
Elementos Maiores Elementos Traços ETR Elementos Maiores Elementos Traços ETR Elementos Maiores Elementos Traços ETR Dados inéditos ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ Sallet et al. (2015) ✔ ✔ Baumgartner (2001) ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ Pereira (2000) ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ Da Silva (1993) ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ Jacinto (2018) ✔ ✔ ✔
O estudo químico dos pegmatitos mostra alguns problemas, resultantes do fato destas rochas serem normalmente de granulometria muito grossa, por isso, deve-se buscar a maior representatividade possível das amostras desde o afloramento. As amostras utilizadas neste trabalho foram coletadas, processadas, analisadas e, posteriormente, cedidas pelo professor Ricardo Sallet para a realização trabalho. As informações iniciais dessas amostras seguem na Tabela 1.1, com o peso original, juntamente com as coordenadas geográficas do ponto de coleta (Fig. 1.3).
Figura 1.3: Alíquotas finais das amostras analisadas.
Durante a etapa de amostragem buscou-se coletar amostras das fácies com granulometria entre 1 e 3 cm, para que fossem melhor representativas. Foram britadas e moídas em moinho de carbeto de tungstênio e, posteriormente, peneiradas entre as frações 0,125mm e 0,250mm.
As alíquotas de rocha total, feldspato e mica foram analisadas, parte na Universidade de Lausanne, Suíça, parte no laboratório comercial da ALS, em Vancouver, Canadá. Em Lausanne analisou-se os elementos traços em pastilhas de pó prensado por fluorescência de raios-X (XRF), usando um espectrômetro Phillips PW2400 com um ânodo Rh. Na ALS os pós foram fundidos com tetraborato de lítio, seguido por dissolução ácida e analisados pelos métodos ICP-OES (espectrometria de emissão óptica por plasma acoplado indutivamente), para elementos maiores e ICP-MS (espectrometria de massa por plasma acoplado indutivamente), para elementos em traço. Especificamente as micas dos granitos pegmatíticos foram montadas em seções delgadas e plugues epóxi e analisadas para elementos maiores em microssonda eletrônica no Instituto Politécnico Rensselaer em Troy, EUA (Sallet et al. 2015).
Tabela 1.2: Informações iniciais dos corpos estudados. Bt = biotita; Msc = muscovita e Mgt = magnetita.
Para os trabalhos de campo, foram realizadas as etapas de pré-campo, campo e pós campo, descritas a seguir:
• Etapa pré-campo
As pesquisas tiveram início com um compilado bibliográfico acerca dos pegmatitos de uma maneira geral e também dos principais trabalhos realizados na Província Pegmatítica da Borborema.
Devido às pequenas dimensões do corpo pegmatítico Marcação, inviabilizou-se a utilização da maioria dos recursos vetoriais do GEOBank da CPRM, assim como os produtos de sensores remotos, devido à falta de resolução espacial de tais ferramentas. Utilizou-se imagens do Google Earth com altíssima resolução, quando disponíveis, para a elaboração de mapas de pré-campo em escala 1:10.000.
• Etapa de campo
Para a concretização deste trabalho foram realizadas duas campanhas de campo, visando-se o mapeamento geológico sistemático na escala de 1:10.000 (Anexo A) no corpo da pedreira Marcação, a leste do município de Currais Novos. Foram coletados dados estruturais e observadas relações de campo que favoreceram uma interpretação geológica mais detalhada.
• Etapa pós campo
A etapa pós campo consistiu da fase de interpretações dos dados, integrando os aspectos de campo com as características químicas e petrográficas.
No caso da pedreira Marcação confeccionou-se um mapa geológico de detalhe na escala 1:10.000.
Já para os demais corpos, observou-se o comportamento químico dos mesmos relacionando com os dados da bibliografia.
Por fim, elaborou-se um mapa compilado integralizado das folhas: Currais Novos (Medeiros et al. 2017), Santa Cruz (Oliveira & Cunha, 2014), Jardim do Seridó (Bezerra et al. 2009 e Torres et al. 1975) e Picuí (Cavalcante et al. 2018 e Ennes et al. 1975), na escala
Corpos Peso Alíquotas Facies Latitude Longitude Picuí 14,1 kg 108 g Bt +Mgt 6°31'43''S 36°25'57''O Telemar 25,7 kg 183 g Bt +Mgt 6°23'26''S 36°37'47''O Areias 34,5 kg 123 g Bt +Mgt 6°15'14''S 36°29'21''O Pedra Lavrada 16,6 kg 126 g Bt +Mgt 6°45'30''S 36°25'40''O Marcação 29,0 kg 149 g Bt + Msc 6°19'30''S 36°31'29''O Serra Verde 43,7 kg 102 g Bt + Msc 6°51'43''S 36°27'22''O Malhada Limpa 32,0 kg 116 g Bt + Msc 6°17'34''S 36°25'47''O
1:100.000 (Anexo B), enfatizando os corpos e diques de pegmatitos da Província Pegmatítica da Borborema.
2. PEGMATITOS: UMA REVISÃO
Os pegmatitos são rochas importantes devido à presença de metais raros (Li, Sn, Ta, Nb, Be, Cs, Rb, Sc, Th, U e ETR) (London, 2008; Linnen et al. 2012), minerais industriais (feldspato, quartzo e mica) e minerais-gema (turmalina, berilo, etc.). Além disso, por registrarem diferentes processos ígneos, fornecem informações sobre o comportamento e concentração de elementos estratégicos e raros na crosta terrestre. Neste contexto serão abordados e discutidos os principais conceitos e sistemas de classificações de pegmatitos.
2.1 Conceito
O termo “pegmatito” deriva do grego Pegma, cujo significado é “unido ou cimentado em uma estrutura” (Kemp, 1924). Esse termo já era empregado desde o fim do século XVIII para granitos com textura gráfica, proposto pelo padre R. J. Hauy em 1801 (Brogniart, 1813). Posteriormente, Naumann (1854), também aplicou o termo para rochas graníticas de granulometria grossa.
Landes (1933) definiu os pegmatitos como sendo rochas intrusivas holocristalinas, compostas pelos minerais formadores de rochas, cujos tamanhos são, na grande maioria, maiores do que aqueles das rochas plutônicas equivalentes. Esta definição é um pouco restrita, devido ao seu caráter genético. Jahns (1955) com ideia semelhante à de Landes (1933), observou ainda zoneamentos internos e fenômenos de substituição.
Brown Jr. (1982) também inclui as rochas metamórficas, como possível fonte de pegmatitos, levando em consideração apenas a textura de granulometria muito grossa. Segundo Brisbin (1986), os pegmatitos oriundos de processos metamórficos são formados quando os constituintes mais móveis de uma rocha quartzo-feldspática, se concentram nas aberturas de dilatação durante o metamorfismo de alto grau (anfibolito superior e granulito).
Mais recentemente London (2008) definiu os pegmatitos como rochas ígneas, geralmente graníticas, de granulometria extremamente grossa e variável, cujos cristais de feldspato comumente apresentam hábito gráfico.
Há várias maneiras de se classificar um pegmatito levando em consideração fatores como forma, tamanho, textura interna, mineralogia, gênese, geoquímica, relação com as rochas encaixantes, ou ainda, associando mais de uma dessas características.
Fersman (1931) classificou os pegmatitos de acordo com a mineralogia e a estrutura interna em: homogêneos ou simples e heterogêneos ou complexos.
Landes (1933) baseado na mineralogia agrupou os pegmatitos em três tipos: ácidos, intermediários e básicos. Para cada um desses tipos podendo haver os pegmatitos simples e complexos. Aqueles que não sofreram substituição hidrotermal são chamados de simples, enquanto que os que sofreram, são tidos como complexos, além de geralmente possuírem minerais raros.
Johnston (1945a, b e c) classificou os pegmatitos do nordeste brasileiro em heterogêneos e homogêneos. Os heterogêneos são caracterizados pelo alto grau de diferenciação, com zoneamento interno distinto, cristais grandes e minerais raros, enquanto os homogêneos apresentam textura uniforme. Estes últimos também são chamados de granitos pegmatíticos.
Outra classificação comumente utilizada é a de Ginsburg et al. (1979), no qual as características principais são os aspectos geológicos e petrográficos, além da profundidade de formação dos corpos pegmatíticos (Fig. 2.1). Segundo esta classificação, existem quatro tipos de pegmatitos, sumarizados a seguir.
a) Abissais (AB): são corpos que ocorrem em grandes profundidades (maiores que 11 km), sendo encontrados em terrenos metamórficos de fácies anfibolito e granulito (Winkler, 1977). Esses pegmatitos, geralmente peraluminosos, comumente são produtos de fusão parcial ou reequilíbrio metamórfico, com pouco ou nenhum processo de diferenciação e fracionamento magmático. Podem conter raramente allanita, monazita e coríndon, mas sem mineralizações econômicas (Černý & Ercit, 2005).
b) Elementos-Raros (ER): esses pegmatitos são gerados por diferenciação de magmas graníticos em profundidades intermediárias a rasas, e geralmente os corpos mais enriquecidos apresentam as mais altas concentrações de elementos raros litófilos conhecidas por fracionamento magmático (Černý et al. 1985).
c) Miarolíticos (MI): são formados em pequenas profundidades entre 1,5 e 3,5 km, decorrente do aprisionamento de bolhas gasosas dentro da intrusão (Černý & Ercit, 2005). Ainda são separados nas subclasses MI-ETR, na qual a fase gasosa separa-se por queda brusca de pressão, e na subclasse MI-Li, cuja exsolução da fase vapor deve-se à variação química e de pressão. Esses pegmatitos são extremamente enriquecidos em elementos raros, assim como os da classe anterior (Černý et al. 1985).
d) Muscovíticos (MS): são típicos de níveis profundos (7-8 a 10-11 km). De acordo com Winkler (1977), são encaixados em micaxistos das fácies almandina-anfibolito. Apresentam baixo teor de elementos raros. Normalmente são derivados de granitos anatéticos e cristalizando-se próximo ao foco da geração magmática. Caracterizam-se por serem estéreis, mas com feldspato cerâmico, além do quartzo e mica com interesses industriais (Černý & Ercit, 2005).
Dentro dessa classe ainda ocorre a subclasse dos “Muscovíticos-Elementos raros”. Estes ocorrem em ambientes metamórficos com condições intermediárias entre as classes muscovíticas e a de elementos raros. Em alguns casos, a associação geográfica e/ou geoquímica dos pegmatitos com um granito parental é facilmente reconhecida. Os corpos contêm muscovitas de alta qualidade e concentrações de elementos raros com potencial econômico (Černý & Ercit, 2005).
Figura 2.1: Diagrama P-T mostrando as janelas de formação dos pegmatitos de acordo com Ginsburg et al. (1979) e Černý (1991a).
A maior parte dos minerais encontrados nos pegmatitos pertencem a três classes predominantes: silicatos, fosfatos e óxidos (Kemp, 1924; Černý, 1982a; Norton, 1983). No entanto, Rollf (1946) apresenta uma lista de minerais onde quase todas as classes minerais estão presentes. Normalmente nos pegmatitos graníticos, o quartzo e os feldspatos são os minerais essenciais e, as micas frequentemente são o terceiro componente mais abundante.
Os minerais essenciais na formação de um pegmatito são relativamente simples, entretanto a paragênese de um pegmatito pode apresentar mais de uma centena de tipos de minerais acessórios, devido à presença excessiva de fases enriquecidas em componentes voláteis de grande mobilidade (F, B, H2O) e álcalis raros (Li, Rb, Cs) e uma ampla variedade de elementos traços litófilos (Nb, Ta, Zr, Hf, Mn, Bi e ETRs) (Černý, 1995).
Tabela 2.1: Associações mineralógicas das zonas pegmatíticas (Cameron et al. 1949).
Cameron et al. (1949) estabeleceram uma sequência de cristalização e uma associação mineralógica em vários níveis de corpos de pegmatitos. Observaram que grande parte dos corpos exibem zonas concêntricas, que se diferenciam pela textura e principalmente pela mineralogia. Ao todo identificaram onze zonas distintas (Tabela 2.1), não necessariamente presentes em todos os pegmatitos, cujos minerais são ordenados em ordem decrescente de abundância. Ainda segundo Cameron et al. (1949) as associações mineralógicas mais comuns são compostas por feldspato potássico, plagioclásio e quartzo, combinados com muscovita, biotita, ambligonita, espodumênio e lepidolita. A ocorrência desses minerais e de acessórios como turmalina, berilo, topázio, columbita-tantalita e fosfatos é usada para definir cada assembleia.
Zona Associação mineralógica 1 Plagioclásio + Quartzo + Muscovita
2 Plagioclásio + Quartzo
3 Quartzo + Pertita + Plagioclásio (± Muscovita ± Biotita)
4 Quartzo + Pertita
5 Quartzo + Pertita + Plagioclásio + Ambligonita + Espodumênio 6 Albita + Quartzo + Espodumênio
7 Quartzo + Espodumênio
8 Albita + Quartzo + Lepidolita
9 Quartzo + Microclina
10 Microclina + Albita + Quartzo + micas litiníferas
2.2.2 Estrutura interna
Com base na mineralogia e na textura de um pegmatito, é possível caracterizar uma determinada zona pegmatítica. Segundo Uebel (1977) a origem dessas zonas seriam as sucessivas deposições magmáticas em um sistema aberto. Mudanças de temperatura, pressão e composição das soluções durante o resfriamento de um corpo pegmatítico causam a cristalização das diferentes zonas, resultando em texturas e mineralogia distintas.
A estruturação interna dos pegmatitos zonados pode ser dividida em três partes principais: 1) zonas de cristalização primária (marginal/de borda, mural, intermediária e núcleo); 2) corpos de substituição e/ou unidades metassomáticas; e 3) preenchimentos de fraturas (Heinrich, 1953; Cameron et al. 1949) (Figura 2.2).
Segundo Soares et al. (2018) é necessário cautela ao se estudar pegmatitos e atribuir-lhes classificações. Isto porque estruturas internas e mineralizações podem não estar expostas ou mesmo não ocorrerem em todo o corpo, o que pode levar a uma interpretação errônea. Desta forma, estes autores ressaltam a importância do conhecimento de um corpo em suas três dimensões a fim de que se faça uma classificação correta de um pegmatito (Figura 2.3).
Figura 2.2: Bloco diagrama mostrando as relações entre as unidades estruturais de um corpo pegmatítico, onde estão representadas a zona marginal, mural, intermediária e o núcleo, além dos corpos de substituição e fraturas preenchidas (Adaptado de Cameron et al. 1949).
2.2.2.1 Zonas de Cristalização Primária
Shingley & Kampf (1984) visando definir melhor os diferentes tipos de zonas, reuniram os dados de Cameron et al. (1949) e de Norton (1983). Caracterizaram a zona de borda, ou marginal, como geralmente pouco espessa (alguns centímetros) e de granulometria fina. Devido ao seu tamanho, esta zona pode passar despercebida, apesar de ser a mais contínua das zonas pegmatíticas. Ela é caracterizada pela transição entre as rochas encaixantes e os materiais pegmatíticos mais interiores, exibindo uma textura aplítica. Segundo Correia Neves (1981), os minerais presentes nestas zonas são quartzo, feldspatos e muscovita de grão fino, e como acessórios granada, turmalina e berilo. Esta zona, às vezes, pode apresentar contato abrupto com as rochas encaixantes.
Ainda segundo Shingley & Kampf (1984), a zona mural é um pouco mais espessa que a de borda e pode atingir vários metros. Já a sua presença é mais variável, podendo ser contínua, ausente ou em desenvolvimento irregular. Quanto a mineralogia, é semelhante à da zona de borda, apresentando apenas uma textura mais grossa. Os minerais essenciais são plagioclásio, microclina, quartzo e muscovita, além dos acessórios turmalina, biotita, berilo, granada e apatita (Correia Neves, 1981).
A zona intermediária, não necessariamente está presente em um pegmatito. No entanto, em pegmatitos complexos esta zona pode ocorrer até mais de uma vez (Shingley & Kampf 1984). De acordo com Cameron et al. (1949), a espessura da zona intermediária (de até vários metros) é função dos tamanhos da zona de borda e do corpo pegmatítico. A textura fica mais grossa à medida que se aproxima do núcleo. Nesta zona pode cristalizar uma grande variedade de minerais de interesse econômico (Correia Neves, 1981).
Por fim o núcleo de quartzo, localiza-se na parte central do corpo. Sua espessura varia em função do tamanho e da forma do corpo. A textura também é variável, podendo ocorrer cristais gigantescos, como também bolsões com minerais as vezes de qualidade gemológica. A mineralogia do núcleo inclui, além do quartzo, espodumênio, microclina, turmalina, lepidolita, berilo e topázio, entre outros (Correia Neves, 1981).
2.2.2.2 Corpos de Substituição
De um modo geral, os corpos de substituição (caldeirões ou bolsões – pockets) são cavidades irregulares encontradas normalmente dentro do núcleo e/ou nas zonas intermediárias.
Os minerais mais comuns são quartzo, albita, micas e turmalina. O quartzo e a albita, são normalmente os maiores e os mais abundantes. O tamanho dos bolsões pode variar de alguns centímetros até vários metros (Correia Neves, 1981).
Figura 2.3: Bloco diagrama representando estruturas de um pegmatito zonado idealizado com as quatro zonas (marginal, intermediária, mural e núcleo) em diferentes níveis de erosão (Adaptado de Cameron et al. 1949).
De acordo com Černý (1982), a composição química dos pegmatitos ricos em micas ou elementos raros, difere da composição média dos granitos pelo baixo teor de CaO, pela relação K2O/Na2O variável com o conteúdo dos feldspatos alcalinos e pelo alto conteúdo de Al2O3. Outros elementos comumente presentes são Li2O (até 2% em peso) em pegmatitos ricos em espodumênio e petalita; Rb2O em pegmatitos mais fracionados (até 1% em peso); B2O3 em pegmatitos ricos em turmalinas (± 0,8% em peso); F nos pegmatitos ricos em lepidolita (com 1% em peso) e Cs2O (até 2% em peso) nos depósitos ricos em polucita.
Retomando a classificação de Ginsburg et al. (1979), Černý (1990, 1991a) e Černý & Ercit (2005) que dividiram quatro classes pegmatíticas (abissal, moscovítica, elementos raros e miarolítica), estes, relacionados com a localização geológica (condição de pressão e temperatura das rochas hospedeiras), como já foi descrito anteriormente. Estes autores definiram também um outro critério de classificação baseado na distinção entre famílias petrogenéticas. Segundo Černý (1991a), na distribuição geoquímica de pegmatitos pode-se ter quatro grupos distintos na abundância de elementos químicos, combinados entre as famílias LCT (Li, Cs, Ta), NYF (Nb, Y, F) e os mistos (NYF + LCT) (Figura 2.4). As famílias de pegmatitos são distinguidas de acordo com as fontes plutônicas e esta classificação, baseada na abundância de elementos químicos, é aplicada principalmente para os pegmatitos das classes de elementos raros e miarolítica.
NYF
Os pegmatitos da família NYF têm como rochas fonte, principalmente, granitos do tipo A e I sub- a metaluminosos, moderadamente fracionados. São originados por: 1) diferenciação de magmas basálticos mantélicos; 2) fusão de protólitos da crosta inferior ou intermediária; 3) fusão de litologias juvenis não empobrecidas em ambiente orogênico; 4) fusão crustal pré-enriquecida em elementos NYF por fluidos derivados do manto (Černý & Ercit, 2005). Essa família ainda inclui os pegmatitos das subclasses ER-ETR e MI-ETR, com os seguintes elementos típicos: Nb>Ta, Ti, Y, Sc, Zr, U, Th, F e ETRs.
LCT
Os pegmatitos da família LCT têm como rochas parentais granitos peraluminosos, do tipo S, I ou mistos, muito fracionados, cujos magmas formam-se pela anatexia de rochas metassedimentares ou pelo baixo percentual de fusão parcial de rochas ígneas e/ou meta ígneas do embasamento (Černý & Ercit, 2005). Essa família ainda inclui as subclasses ER-Li e MI-Li.
Com o avanço do fracionamento magmático, torna-se progressivamente enriquecida em Li, Rb, Cs, Be, Sn, Ta>Nb, B, P e F.
NYF+LCT (mistos)
Formam-se principalmente pela contaminação dos granitos do tipo NYF com elementos LCT de litologias supracrustais ou por antexia de protólitos mistos, com diferentes quantidades de elementos NYF e LCT (Černý & Ercit, 2005).
Figura 2.4: Fluxograma esquemático exibindo a correlação das classes de pegmatitos com as famílias. Consta ainda as principais características petrológicas e geoquímicas de classificação, segundo Ginsburg et al. (1979) e Černý et al. (1982, 1991b).
2.2.4 Gênese
Segundo Correia Neves (1981) a gênese dos pegmatitos pode ser tratada como cristalização a partir de fusões silicatadas. A problemática reside no fato de não se explicar de onde provêm estas fusões, se foram originadas através de fracionamentos por cristalização fracionada, ou por anatexia de rochas metamórficas de alto grau. De acordo com Černý (1982) os pegmatitos que estão relacionados às atividades plutônicas félsicas e normalmente associados aos grandes eventos orogenéticos, são os de maior interesse econômico.
O modelo mais aceito para a formação dos pegmatitos sugere que esses corpos representam o produto do fracionamento de magmas graníticos, com a concentração progressiva de elementos incompatíveis, voláteis e raros, e componentes “fluxantes” que abaixam a temperatura de cristalização, as taxas de nucleação dos cristais e a viscosidade (Simmons & Webber, 2008). Jahns (1955) e Jahns & Burnham (1969), pioneiros nos estudos sobre a gênese dos pegmatitos, consideraram que magmas silicáticos coexistem com vapor de água, e que esse seria o material inicial para a geração dos pegmatitos. Experimentos posteriores de London (1992, 2005) sugerem, entretanto, que a presença de uma fase de vapor aquoso não é necessária para o desenvolvimento de pegmatitos, tendo o B, F, P e Li, juntamente com H2O dissolvidos no magma, o papel de elementos essenciais, os “fluxantes” (Simmons & Webber, 2008).
Neste modelo, corpos menos diferenciados localizam-se mais próximo ao granito fonte, enquanto aqueles com maior concentração de elementos raros estão distribuídos a uma distância maior (Černý, 1991c).
Em um outro modelo petrogenético os pegmatitos se originam da fusão parcial de rochas metassedimentares, como sequências evaporíticas ricas em elementos “fluxantes” (B e Li), além de outros elementos incompatíveis, sem a necessidade de magmas parentais. Esse modelo poderia explicar casos em que não há um padrão de zoneamento entre pegmatitos estéreis e enriquecidos, ou relação com um granito parental (Černý, 1991c).
2.3 Província Pegmatítica da Borborema (PPB)
A Província Pegmatítica da Borborema (PPB), foi a denominação sugerida por Scorza (1944), para a área que abrange o domínio dos pegmatitos. Está localizada no extremo Nordeste do Brasil, entre os estados da Paraíba e do Rio Grande do Norte, e insere-se no contexto
geológico da Faixa Seridó (Figura 2.5). De acordo com Beurlen et al. (2011) existem mais de 750 pegmatitos mineralizados em Be-Li-Ta na PPB, além de milhares de outros pegmatitos estéreis. Da Silva (1993) e Da Silva et al. (1995) cadastraram mais de 1.500 pegmatitos mineralizados e produtores de Ta-Nb, Sn, Be, Li, minerais industriais (quartzo e feldspato cerâmico) e os portadores de gemas.
Os pegmatitos da Província Borborema são conhecidos desde o início do século passado, quando foram explorados para mica durante o final da Primeira Guerra Mundial. Já na Segunda Guerra Mundial, com o aumento da demanda por minerais estratégicos (Nb, Ta, Be) intensificou-se novamente a exploração na região do Seridó (Da Silva, 1993). De acordo com Rolff (1946) o município de Picuí-PB chegou a produzir, neste período, 20% da produção mundial de tantalita e entre 8 a 10% da produção mundial de berilo, com cerca de 450 pegmatitos lavrados em toda a região do Seridó. Durante esta época vários pesquisadores contribuíram com diversos trabalhos, dentre eles: Scorza (1944); Johnston Jr. (1945a, 1945b); Rolff (1945) e Roy et al. (1964).
2.3.1 Classificação e estrutura
Scorza (1944) com base na ocorrência de minerais econômicos (cassiterita, berilo, tantalita e columbita) classificou os pegmatitos em:
• Pegmatitos que contêm cassiterita.
• Pegmatitos que contêm minérios de cobre.
• Pegmatitos que não contêm cassiterita, nem minerais do cobre.
Johnston Jr. (1945a, 1945b) com base na mineralogia, estruturas e zoneamento internos dos corpos, classificou os pegmatitos da província em homogêneos e heterogêneos, identificando ainda zonas (I, II, III, IV) para estes últimos. Em linhas gerais, essa classificação corresponde aos pegmatitos simples e complexos da classificação de Landes (1933). Posteriormente Rolff (1945) acrescentou a classe dos mistos. Segue a descrição detalhada de cada classificação.
(a) Pegmatitos Homogêneos:
- Constituídos principalmente por quartzo, feldspato, muscovita, biotita, schorlita e almandina, podendo conter berilo, columbita-tantalita e cassiterita associado.
- Textura equigranular com granulometria centimétrica à decimétrica. - Direções predominantes são N-S e E-W.
- Suas dimensões variam entre 1 a 2 metros de espessura com extensão de centenas de metros. - São mais abundantes que os pegmatitos heterogêneos.
- É comum o intercrescimento gráfico de feldspato e quartzo e pouco frequente o intercrescimento gráfico de schorlita e quartzo.
Beurlen et al. (2009b), baseado nos estudos de Černý et al. (2005) sobre os granitos pegmatíticos de Green Lake, Manitoba, Canadá; identificaram quatro fácies nos corpos de pegmatitos na pedreira Marcação, a sul de Currais Novos-RN; na pedreira Galo Branco, a nordeste do município de Equador-RN; no corpo pegmatítico de Picuí e em intrusões a norte do município de Pedra Lavrada-PB. Apesar da classificação em fácies distintas, os corpos estudados pelos autores supracitados apresentam características semelhantes aos pegmatitos homogêneos, como a ausência de zoneamento interno. As fácies propostas por Černý et al. (2005) e utilizadas por Beurlen et al. (2009b) são:
• Leucogranito fino;
• Leucogranito pegmatítico; • Aplito sódico;
• Pegmatito potássico.
Sallet et al. (2015) estudando outros corpos pegmatíticos da região (Telemar, Bela Vista, Areias, Serra Verde e Malhada Limpa) com características semelhantes, divide estes em duas fácies: a fácies biotita + magnetita ± granada (fácies Bt + Mgt) e muscovita + biotita + granada (fácies Msc + Grt).
(b) Pegmatitos Heterogêneos:
- Constituídos principalmente por quartzo, feldspato e micas, podendo conter grandes quantidades de tantalatos, berilos, cassiterita, espodumênio, granada e turmalina.
- Podem conter grandes cristais (métricos) de berilo e feldspato. - Geralmente apresentam forma lenticular.
- Tem dimensões que chegam a 600 metros de comprimento e largura que não ultrapassam 150 metros em afloramento.
- São economicamente mais importantes que os pegmatitos homogêneos. - Apresentam estruturas zonadas típicas, dentre elas:
• Zona (I) - É a zona de contato externo e contém bastante muscovita, associado com quartzo e pouco feldspato. Esta zona tende a ser a mais bem desenvolvida quando
formada em intrusões na Formação Seridó, podendo ser ausente quando encaixada nos quartzitos da Formação Equador. Sua espessura pode variar de alguns centímetros a no máximo um metro. Turmalina, cassiterita e granada são os minerais acessório mais comuns. Frequentemente as muscovitas apresentam textura de crescimento orientado perpendicular às paredes das rochas encaixantes.
• Zona (II) - Essa zona apresenta granulometria, composição e textura similar a dos pegmatitos homogêneos, e constitui a maior parcela do volume de um pegmatito. Frequentemente é perceptível o aumento progressivo no tamanho dos cristais de feldspato potássico em direção à zona III, bem como o frequente intercrescimento com cristais de quartzo.
• Zona (III) - Caracteriza-se pela predominância de megacristais feldspato potássico, em dimensões métricas. Nesta zona cristaliza-se a maioria dos minerais de interesse econômico (berilo, tantalita, espodumênio). É frequente a ocorrência de corpos de substituição, caracterizados por aglomerados de micas mais finas, pouco quartzo e albita.
• Zona (IV) - Representa a zona central, ou o núcleo do pegmatito. É caracterizada por largos volumes de quartzo leitoso e/ou quartzo rosa. Esta zona pode produzir cristais de berilo em grandes dimensões, por vezes nucleados desde a zona III.
(c) Pegmatitos Mistos:
- Termo proposto por Rolff (1945) para definir pegmatitos intermediários entre os tipos homogêneos e heterogêneos.
- Textura equigranular grossa, exceto em faixas de mega crescimento de cristais, geralmente rodeados por massas de quartzo.
- Podem ser divididos em litiíferos, cupríferos, tantaliníferos e gluciníferos (berilíferos). - Ocorrem em pequeno número.
2.3.2 Mineralogia
Os pegmatitos do Seridó apresentam composição granítica com: feldspato potássico, quartzo e muscovita, com albita, biotita, turmalina e granada como acessório (Da Silva, 1993).
O quartzo é o mineral mais abundante, tanto nos homogêneos, quanto nos heterogêneos. Os feldspatos são de dois tipos: potássico pertítico e albita, esta última quando ocorrem em corpos de substituição associam-se as micas tardias. Já as micas apresentam-se em dois tipos:
em grandes placas, típicas em zoneamentos primários, ou em placas menores em corpos de substituição associadas à albita, quartzo, lepidolita e menos frequentemente à elbaíta (Soares, 2004).
A mineralogia acessória é composta por uma ampla gama de variações e espécies minerais. Da Silva (1993) compilou a maioria dos minerais que ocorrem nos pegmatitos da província baseado nos trabalhos de Rolff (1946b, 1959); Rodrigues da Silva & Santos (1961, 1975), Rodrigues da Silva & Villarroel (1986); Faria (1976) e Adussumilli (1976). Soares (2004) e Soares et al. (2018) atualizaram essa compilação.
2.3.3 Alojamento e condições de cristalização
De acordo com Da Silva (1993) a maioria dos pegmatitos estão encaixados no Micaxisto Seridó, cerca de 80%, enquanto 11% estão nos quartzitos da Formação Equador, 4% em gnaisses, 2% em migmatitos e o restante em granitos, metaconglomerados e outras rochas.
Araújo et al. (1998, 2001) investigando relações de contato na região de Parelhas, definiram duas formas de ocorrência de pegmatitos. Os pegmatitos homogêneos estão dispostos, concordantemente, ao longo dos planos da foliação regional S3, com os corpos tendendo à horizontalidade nos locais onde S3 mergulha suavemente. E os heterogêneos dispõem-se segundo direções NE-SW, oblíquos as direções N-S das estruturas dúcteis regionais, sendo geralmente sub-verticais. Durante a fase tectônica D3, os pegmatitos teriam se alojado em duas etapas: uma precoce (sintectônica), onde se encaixaram os pegmatitos homogêneos e outra tardia, onde se alojaram os pegmatitos heterogêneos, ao longo de juntas de distensão escalonadas, geradas pelas últimas movimentações do evento D3, já em contexto dúctil-frágil (Figura 2.6).
Beurlen et al. (2001),estudando inclusões fluidas de pegmatitos mineralizados na PPB, estipulou condições de cristalização entre 580°C (liquidus) e 420°C (solidus) e ± 3.5 kbar, a partir de um magma saturado em H2O e CO2 com baixa salinidade.
Figura 2.5: Mapa geológico da Faixa Seridó, destacando a Província Pegmatítica do Seridó. (compilado do Mapa Geológico do Estado do Rio Grande do Norte, DNPM/UFRN/PETROBRÁS/CRM, 1998 e Mapa Geológico do Estado da Paraíba, DNPM/CPRM/CDRM, 2002 e Soares, 2004).
Figura 2.6: Dinâmica estrutural de colocação dos pegmatitos da Província Pegmatítica da Borborema e suas relações com as rochas encaixantes, de acordo com Araújo et al. (2001) e Soares, (2004).
2.3.4 Geocronologia e aspectos genéticos
A geocronologia dos pegmatitos da PPB ainda é carente de dados e requer mais análises sistemáticas ao longo dos corpos da província para se chegar em uma interpretação coerente. A tabela 2.2 mostra o compilado de todas as idades dos granitos pegmatíticos da PPB encontradas na bibliografia.
Baumgartner et al. (2006) apresentam idades U-Pb em minerais do grupo da columbita de 514,9 ± 1,1 e 509,5 ± 2,9 Ma para os pegmatitos heterogêneos. Já para os homogêneos, obtiveram idade U-Pb em monazita de 528 ± 12 Ma, posteriormente confirmadas por Beurlen et al. (2009b), com idade U-Pb em xenotima de 520 ± 10 Ma. Ebert (1969) e Almeida et al. (1968) dataram uraninita (U-Pb) e feldspatos (Rb-Sr) e mostraram idades entre 450 e 530 Ma, respectivamente. Araújo et al. (2005) obtiveram idades de 525 Ma em biotita (Ar-Ar). Palinkas et al. (2019) apresentam idade em muscovita (Ar-Ar) de 502 ± 5,8 Ma. E Hollanda et al. (2019) mostram idades Ar-Ar tanto em biotita, quanto muscovita entre 508-485 Ma.
Ebert (1970) atribui uma origem alóctone para os pegmatitos da PPB, devido à ausência de uma clara relação de campo. Da Silva et al. (1995) levanta a hipótese de que os granitos
pegmatíticos poderiam ser as mais prováveis fontes dos pegmatitos zonados da PPB. Baumgartner et al. (2006) considera a diferença de 11 Ma encontrada entre os granitos pegmatíticos e os pegmatitos muito alta para serem cogenéticos entre si.
Sallet et al (2015) em estudos de anatexia experimental fundiu em laboratório ortognaisses do embasamento (Complexo Caicó), quartzitos, paragnaisses e micaxistos do Grupo Seridó, sob condições de pressão e temperatura equivalentes à fácies anfibolito superior, com presença e ausência de H2O. Analisou quimicamente os resíduos fundidos e junto com resultados de isótopos de Pb concluiu que tanto o embasamento, quanto as rochas metassedimentares podem ser as fontes dos granitos pegmatíticos da PPB, sob condições anidras e de alta temperatura. Os ortognaisses do Complexo Caicó e o paragnaisse Jucurutu dão origem aos granitos pegmatíticos da fácies Bt + Mgt e o micaxisto Seridó à fácies Bt + Msc.
Tabela 2.2: Compilado de todas as idades dos granitos pegmatíticos da PPB encontradas em bibliografia.
Autor Mineral Método Idade Corpos
Pegmatitos Homogêneos
Baumgartner et al. (2006) monazita U-Pb 528 ± 12 Ma Regina
Beurlen et al. (2009b) xenotima U-Pb 520 ± 10 Ma Picuí
Pegmatitos Heterogêneos
Florêncio (1948)
uraninita U-Pb 460 Ma Alto do Tibiri
uraninita U-Pb 500 Ma Alto do Tibiri
uraninita U-Pb 480 Ma Boqueirão
Marble (1949) uraninita U-Pb 510 Ma Boqueirão
Dirac & Ebert (1967)
lepidolita K-Ar 451 ± 10 Ma Boqueirão
lepidolita K-Ar 450 ± 8 Ma Boqueirão
lepidolita K-Ar 462 ± 14 Ma Boqueirão
muscovita K-Ar 511 ± 11 Ma Boqueirão
muscovita K-Ar 493 ± 10 Ma Boqueirão
muscovita K-Ar 516 ± 25 Ma E-Acari
muscovita K-Ar 550 ± 28 Ma E-Acari
Almeida et al. (1968)
muscovita K-Ar 476 ± 14 Ma Seridozinho
muscovita K-Ar 465 ± 14 Ma Seridozinho
muscovita Rb-Sr 514 ± 60 Ma Seridozinho
muscovita Rb-Sr 483 ± 20 Ma Seridozinho
Araújo et al. (2005) biotita Ar-Ar 523 ± 1.1 Ma Boqueirão
Baumgartner et al. (2006)
columbita-tantalita U-Pb 509 ± 2.9 Ma Capoeira
columbita-tantalita U-Pb 514 ± 1.1 Ma Mamões
columbita-tantalita U-Pb 510 ± 0.4 Ma Malhada
Vermelha
columbita-tantalita U-Pb 513 ± 1.5 Ma Combi
columbita-tantalita U-Pb 514 ± 1.1 Ma Carnaubinha
columbita-tantalita U-Pb 511 ± 2.6 Ma Trigueiro
Santiago (2017) flogopita Ar-Ar 552 ± 4.1 Ma Bonfim
Palinkas et al. (2019) muscovita Ar-Ar 502 ± 5,8 Ma Boqueirão
Degen et al. (2019) zircão U-Pb 491 ± 26 Ma Boqueirão
Hollanda et al. (2019) muscovitas e
3. GEOLOGIA REGIONAL
3.1 Província Borborema
A Província Borborema foi inicialmente caracterizada por Almeida et al. (1981) como uma entidade geotectônica, formada por um complexo mosaico de blocos crustais de idade arqueana a paleoproterozoica, onde repousam rochas metassupracrustais de idade proterozoica, que foram metamorfizadas em fácies xisto-verde à granulito. Nesta província ocorrem ainda importantes eventos tectônicos, termais e magmáticos durante o Neoproterozoico. A sua evolução culminou com a convergência dos Crátons África Ocidental-São Luís e São Francisco-Congo durante a colagem do Gondwana Ocidental há 600 Ma (Caby et al. 1991; Brito Neves et al. 2000; Ganade de Araujo et al. 2014).
Limita-se a sul com o Cráton São Francisco, a oeste pelas rochas sedimentares fanerozoicas da Bacia do Parnaíba e a norte e leste com a Margem Continental Atlântica (Almeida et al. 1981; Schobbenhaus et al. 1984) (Figura 3.1). Sua trama litoestrutural e tectônica desenvolveu-se, principalmente, durante as orogenias Cariris Velhos e Brasiliana, caracterizada pela geração de uma extensa rede de zonas de cisalhamento transcorrentes de escala continental (Vauchez et al. 1995; Archanjo et al. 2013). Jardim de Sá (1994) define essas zonas de cisalhamento, na porção ocidental, como predominantemente dextrais de direção NE, enquanto na porção oriental são de geometria anastomosada e direção E-W, com inflexões para NE. Além disso ocorre um volumoso plutonismo granítico associado a estas zonas.
Segundo Medeiros (2004) ao que diz respeito à compartimentação geotectônica da Província Borborema diversos autores propuseram divisões utilizando principalmente os conceitos de terrenos alóctones, segundo a concepção de Coney et al. (1980), dentre eles: Jardim de Sá et al. (1992, 1997); Jardim de Sá (1994); Van Schmus et al. (1995); Santos (2000) e Medeiros et al. (2011) apesar destes limites ainda serem discutidos, conforme Neves & Mariano (1997).
Muitos autores se baseiam na subdivisão em faixas dobradas/supracrustais (associadas à orogênese brasiliana, com a predominância de material metavulcanossedimentar neoproterozoico) e maciços medianos (exposições do embasamento gnáissico-migmatítico, de idade arqueana à paleoproterozoica), bem como em domínios estruturais (Brito Neves, 1975; Almeida et al. 1976; Schobbenhaus et al. 1984; Santos e Brito Neves, 1984; Jardim de Sá et al. 1988; Caby et al. 1991; Jardim de Sá, 1994).
Figura 3.1: Domínios estruturais da Província Borborema. Fonte: Medeiros et al. (2017).
Van Schmus et al. (2011) divide a Província Borborema em três subprovíncias principais. A Subprovíncia Norte, situada acima do Lineamento Patos, é composta pelos Domínio Médio Coreaú, Ceará Central e Domínio Rio Grande do Norte, este último, ainda é subdividido no Subdomínio São José do Campestre, Subdomínio Rio Piranhas Seridó e o Subdomínio Jaguaribeano, segundo Medeiros et al. (2017). A Subprovíncia Central é composta pelo Domínio Zona Transversal. A Subprovíncia Sul é composta pelos Domínio Sergipano, Domínio Pernambuco-Alagoas e Domínio Riacho do Pontal.
