Deneysel Çalışmanın Aşamaları

Foram realizadas análises geoquímicas de rocha total em 54 amostras, tendo sido determinados elementos maiores, menores, traços e terras raras, pelo método ICP-MS (Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry), no laboratório da SGS-GEOSOL em Vespasiano, Minas Gerais. As amostras foram enviadas ao laboratório em estado bruto, onde foram submetidas à preparação envolvendo secagem, britagem a 2 mm, homogeneização, quarteamento, pulverização em moinho de aço, e submetidas a determinação por fusão com metaborato de lítio. Foram realizadas determinações dos elementos, com respectivos limites de detecção e precisão, apresentados na Tabela 2.

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TABELA 2 - Limites de detecção e precisão das análises geoquímicas do laboratório da SGS-GEOSOL.

EL - LD - PR EL - LD - PR EL - LD - PR EL - LD - PR Ag – 1 ppm - 0,1% Al2O3 - 0,01 % - 75% Ba - 10 ppm - 10% CaO - 0,01% - 60% Ce - 0,1 ppm - 1% Co - 0,5 ppm - 1% Cr2O3 - 0,01 % - 10% Cs - 0,05 ppm - 0,1% Cu - 5 ppm - 1% Dy - 0,05 ppm - 0,1% Er - 0,05 ppm - 0,1% Eu - 0,05 ppm - 0,1% Fe2O3 - 0,01 % - 75% Ga - 0,1 ppm - 1% Gd - 0,05 ppm - 0,1% Hf - 0,05 ppm - 0,05% Ho - 0,05 ppm - 0,1% K2O - 0,01 % - 25% La - 0,1 ppm - 1% Lu - 0,05 ppm - 0,1% MgO - 0,01 % - 30% MnO - 0,01 % - 10% Mo - 2 ppm - 1% Na2O - 0,01 % - 30% Nb - 0,05 ppm - 10% Nd - 0,1 ppm - 1% Ni - 5 ppm - 1% P2O5 - 0,01 % - 25% Pr - 0,05 ppm - 0,1% Rb - 0,2 ppm - 1% SiO2 - 0,01 % - 90% Sm - 0,1 ppm - 0,1% Sn - 0,3 ppm - 0,1% Sr - 10 ppm - 10% Ta - 0,05 ppm - 1% Tb - 0,05 ppm - 0,1% Th - 0,1 ppm - 1% TiO2 - 0,01 % - 25% Tl - 0,5 ppm - 0,1% Tm - 0,05 ppm - 0,1% U - 0,05 ppm - 1% V - 5 ppm - 1% W - 0,1 ppm - 1% Y - 10 ppm - 10% Yb - 0,1 ppm - 0,1% Zn - 5 ppm - 1% Zr - 10 ppm - 10% LOI - 0,01 % - 50%

EL - Elemento/Substância, LD - Limite de Detecção, PR - Precisão. LOI - Lost on Ignition (perda ao fogo).

Os estudos geoquímicos desenvolvidos no âmbito deste trabalho tiveram como objetivo a identificação do eventual caráter magmático de determinadas rochas encontradas nos domínios da Formação Sopa-Brumadinho, como as intercalações pelíticas e pelito- rudíticas inseridas em intervalos clásticos lacustres, presentes no campo de São João da Chapada, ou rochas de origem enigmática como as metabrechas diamantíferas, tal como verificado nos campos diamantíferos de São João da Chapada e Extração. Tais estudos tiveram ainda o propósito de discernir a natureza composicional das rochas intrusivas sinsedimentares, que ocorrem como hematita-filitos ou sericita-filitos, cujos protólitos ainda são de origem controversa, tendo em vista a sua mineralogia incomum, resultante dos processos de alteração metamórfica e/ou hidrotermal a que foram submetidas.

O elevado e generalizado grau de alteração das rochas investigadas impede que a caracterização geoquímica possa ser realizada por meio dos diagramas clássicos de classificação, que se utilizam dos elementos maiores, tais como aqueles que correlacionam as concentrações de sílica versus álcalis totais (Na2O + K2O), conhecido como Diagrama TAS, tendo em vista que tanto as alterações hipogênicas quanto as supergênicas modificam significativamente as concentrações destas substâncias nas rochas.

Para esta classificação torna-se necessário recorrer aos diagramas que relacionam elementos traços de menor mobilidade geoquímica, relativamente aos processos metamórficos e supergênicos, e da mesma forma os elementos terras raras.

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Tanto a mobilidade geoquímica em processos hipogênicos e supergênicos quanto as características de incompatibilidade dos elementos químicos em sistemas magmáticos são governadas pela relação entre sua carga iônica e raio iônico, propriedade designada como potencial iônico, como ilustrado no diagrama da Figura 3.

De acordo com Pearce (1996), o comportamento de um elemento químico durante o intemperismo subaéreo varia de acordo com o seu potencial iônico. Desta forma, elementos que formam íons de baixo potencial iônico (< 0,03 pm-1) podem ser facilmente removidos das rochas em soluções como cátions hidratados, enquanto elementos que forma íons de alto potencial iônico (> 0,10 pm-1) podem ser removidos como oxiions hidratados. Elementos que apresentam potencial iônico intermediário (< 0,10 e > 0,03 pm-1) tendem a permanecer no produto sólido do intemperismo e são usualmente imóveis, exceto durante processos extremos de lixiviação. (A unidade de concentração pm-1 equivale a 10-12 molar).

Submetidos a processos de metamorfismo de baixo grau (fácies xisto verde), por observações empíricas em rochas basálticas, tais elementos de baixa mobilidade se mantêm praticamente com as mesmas concentrações, ressalvando-se em zonas fortemente cisalhadas onde a relação fluido/rocha tenha sido muito elevada (Cann 1970; Humphris & Thompson 1978).

Considerando estas premissas, para investigar as rochas alteradas por processos hipogênicos e supergênicos provenientes das áreas estudadas nos campos diamantíferos da região de Diamantina, utilizou-se o diagrama proposto por Winchester & Floyd (1977), que recorre a elementos de baixa mobilidade geoquímica.

De acordo com estes autores, a abundância e a distribuição de alguns selecionados elementos menores e traços, quais sejam, Ti, Zr, Y, Nb, Ce, Ga e Sc, em rochas vulcânicas frescas, podem ser utilizadas para a classificação de produtos da série magmática alcalina a subalcalina, de modo similar ao que é feito para os elementos maiores.

Como tais elementos são considerados imóveis durante os processos pós- consolidação e metamórficos, poderiam ser também utilizados em rochas metavulcânicas alteradas.

Com esse propósito, os autores propuseram diversos diagramas relacionando os mencionados elementos químicos, os quais foram testados em centenas de amostras tanto para amostras frescas quanto para amostras alteradas, e desta forma obtiveram resultado satisfatório para a relação Zr/Ti como equivalente ao comportamento da sílica (SiO2), e a

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relação Nb/Y como aquela quer melhor reflete o comportamento dos álcalis (Na2O + K2O), possibilitando, por via indireta, a construção do diagrama TAS (Total Álcalis versus Sílica).

Entretanto, não obstante à grande utilidade do diagrama, que se mostrou fiel e coerente na maioria dos casos, em algumas amostras resultou em classificações inesperadas, alertando para a possibilidade de distorções em razão, possivelmente, da severidade ou a combinação de determinados processos de alteração.

FIGURA 3 - Diagrama relacionando os elementos de acordo com a razão entre sua carga iônica e raio iônico

(potencial iônico), parâmetros que determinam o caráter de incompatibilidade e também de mobilidade geoquímica, conforme Whittaker & Muntus (1970), modificado. Distinguem-se os campos com potencial iônico abaixo de 2,0, onde plotam os elementos de elevado raio iônico (LILE - Large Ion Lithofile Elements), e com potencial iônico acima de 2,0, onde se posicionam os elementos de elevada carga iônica (HFSE - High Fields

Strenght Elements).

Na interpretação dos padrões de ETR em terrenos antigos, deve-se ressaltar a relativa imobilidade destes elementos em processos metamórficos de baixo grau (Muecke et al. 1979), em processos hidrotermais em que a relação fluido/rocha não tenha sido elevada, e em processos intempéricos moderados.

Estudo de caso desenvolvido em rochas vulcânicas e solos associados em Fernando de Noronha, Brasil (Oliveira et al. 2011) reforça a percepção de que a pedogênese em ambiente tropical úmido provoca a intensa mobilização de elementos mais solúveis, como os alcalinos e alcalinos terrosos e parte da sílica, ocasionando, em contrapartida, a concentração relativa dos mais insolúveis como as ETR, e no caso destes, observando-se uma tendência de acumulação preferencial das ETR pesadas.

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As amostras de caráter ígneo estudadas no presente trabalho apresentam uma mineralogia completamente modificada, prevalecendo amplamente a sericita/muscovita e a ausência dos minerais magmáticos primários, sugerindo a atuação de processo hipogênico anterior ao intemperismo.

Deste modo, interpretam-se as assinaturas das ETR atuais como resultantes principalmente das alterações hidrotermais e fluidos associados (sericitização) do que ao conteúdo original das rochas vulcânicas e subvulcânicas, admitindo-se, entretanto, que algumas características primárias possam ter sido preservadas, exigindo-se cautela nas interpretações.

Com o propósito de servir como referência para análises comparativas, foram utilizados os padrões de ETR: (I) de rochas ácidas, representadas por amostras do Granito Borrachudos, associado à abertura do Rifte Espinhaço, com idades em torno de 1,77 Ga, procedentes da região de Dores de Guanhães (Fernandes 2001), e de metariolitos da região de Itapanhoacanga (Hagedorn 2004); (II) de rochas intermediárias representadas por traquiandesitos pós colisionais da região de Gouveia (Chaves et al. 2012) e vulcanoclásticas de matriz traquiandesítca, de idade máxima em torno de 1,21 Ga, desta mesma região (Chaves et. al. 2013); (III) de rochas de protólito básico como os filitos hematíticos do Espinhaço Meridional (Dussin 1994).

No caso das rochas ácidas, os diagramas delineam o padrão clássico em “asa de

gaivota assimétrica”, caracterizado por pronunciada anomalia negativa de európio (0,09 a

0,28), além de um moderado enriquecimento das ETR leves, com a razão (La/Yb)N variando de 6,19 a 23,46, tanto as plutônicas quanto as vulcânicas (Figura 4).

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FIGURA 4 - Aracnogramas da distribuição dos Elementos Terras Raras em amostras do Granito Borrachudos da

região de Dores de Guanhães, amostras B1 a B8, segundo Fernandes (2001), e de metariolitos da região de Itapanhoacanga, amostras R1 e R2, segundo Hagedorn (2004).

No caso das rochas traquiandesíticas, foi delineado um padrão caracterizado pelo fracionamento das ETR leves, com a razão (La/Yb)N variando de 6,91 a 10,28, e pela ausência de anomalias de európio, com o ramo pré-európio inclinado no sentido das ETR pesadas e o ramo pós-európio subhorizontalizado (Figura 5).

FIGURA 5 - Aracnogramas da distribuição dos Elementos Terras Raras em rocha vulcanoclástica de matriz

traquiandesítica da região de Gouveia, amostras A18A a A18E, segundo Chaves et al. (2013) e rochas traquiandesíticas pós colisionais da mesma região, amostras AG1 a AG7, segundo Chaves et al. (2012).

As assinaturas dos filitos hematíticos, reconhecidos como rochas originadas a partir de protólitos básicos, também evidenciam um padrão com ramo pré-európio moderadamente inclinado no sentido das ETR pesadas, anomalias negativas de európio significativas (0,29 a 0,44), e ramos pós-európio horizontalizados, conforme estudos de Dussin (1994), Figura 6.

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FIGURA 6 - Aracnogramas da distribuição dos Elementos Terras Raras em filitos hematíticos do Espinhaço

Meridional, segundo Dussin (1994).

Amostras de rocha coletadas nos campos diamantíferos e demais áreas de interesse utilizadas nos estudos geoquímicos estão listadas na Tabela 3, com as respectivas localizações e descrições sucintas de campo.

TABELA 3 - Listagem das amostras utilizadas para análises geoquímicas de rocha total.

Amostra Local Campo x y z Descrição de campo

A0 Lavra João Boa SJC 630507 8007936 1332 Vulcanoclástica pelito-arenosa A1 Lavra Sampaio Novo SJC 628313 8003710 1302 Metaconglomerado basal

argiloso A2 Lavra Sampaio Novo SJC 628567 8003152 1313 Metabrecha quartzítica A3 Lavra João Boa SJC 630507 8007936 1332 Filito em lavra A4 Lavra João Boa SJC 630507 8007936 1332 Filito em metabrecha A5 Lavra Sampaio Novo SJC 628313 8003710 1302 Metaconglomerado basal A6 Lavra Sampaio Velho SJC 629057 8002561 1325 Matriz fina de metabrecha A7 Lavra João Boa SJC 630562 8007974 1325 Matriz de metabrecha A8 Lavra João Boa SJC 631125 8008283 1316 Filito em metabrecha A9 Lavra do Virgem SJC 633867 7997241 1331 Filito intrusivo A10 Estrada Biribiri BI 646319 7990102 1100 Filito hematítico A11 Campo da Dona CD 643799 8002927 1170 Filito vulcânico A12 Campo da Dona CD 643590 8003111 1180 Filito com ocelos A13 Lavra Sampaio Velho SJC 629157 8002302 1296 Filito no substrato erodido A14 Lavra Sampaio Velho SJC 629157 8002302 1296 Filito branco como veio A15 Lavra Sampaio Velho SJC 629157 8002302 1296 Filito cinza com ocelos A16 Lavra Chalé SG 637475 7985337 1298 Matriz de metabrecha

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A17 Oeste Sampaio Novo SJC 627755 8003525 1335 Filito hematítico A18* Taquara - Gouveia GO 632083 7950012 1046 Vulcanoclástica A21 Rio Caeté Mirim SJC 629945 8002329 1137 Rocha básica A22 Lavra Colônia SG 636905 7984080 1353 Filito com grandes ocelos

marrons

A23 Lavra Colônia SG 636924 7983946 1362 Filito cinza com ocelos marrons A25A Lavra Lagoa Azul SG 638943 7980344 1368 Dique filítico branco

acinzentado A25B Lavra Lagoa Azul SG 638943 7980344 1368 Dique filítico branco com

manchas escuras A26A Lavra Colônia SG 639910 7984062 1347 Dique filítico branco

acinzentado A26B Lavra Colônia SG 639910 7984062 1347 Dique filítico branco com

manchas escuras A27 Lavra Brumadinho SG 639721 7982776 1364 Dique filítico cinza A28 Sampaio Novo SJC 628313 8003710 1302 Metaparaconglomerado fresco A29 Lavra Sopa- Califórnia SG 637989 7984740 1358 Filito intrusivo branco

acinzentado A30 Lavra Sopa-Califórnia SG 637957 7984769 1360 Clasto de filito em

metaconglomerado A31 Lavra do Canudinho AM 641316 7976416 1351 Dique filítico cinza escuro A32 Lavra Damásio SG 636515 7986227 1305 Xisto verde com ocelos Dique 1 A33 Lavra Damásio SG 636496 7986189 1305 Xisto verde fino Dique 2 A42 Corpo Girino SG 637136 7982008 1406 Rocha básica com ocelos A43 Lavra Lavrinha SG 639282 7981508 1387 Matriz de metaconglomerado A44 Lavra Lavrinha Nova SG 637864 7984790 1364 Matriz de metaconglomerado A45A Lavra Sopa-Califórnia SG 637864 7984790 1364 Dique filítico branco A45B Lavra Sopa-Califórnia SG 637864 7984790 1364 Pelito basal A45C Lavra Sopa-Califórnia SG 637864 7984790 1364 Dique filítico cinza

A46 Lavra Sopa-Califórnia Leste SG 638220 7984778 1374 Dique esverdeado com vesículas A47 Pós-trevo Milho Verde EXT 653298 7978984 1029 Quartzito ferruginoso A48 Lavra da Boa Vista EXT 659376 7980916 1184 Matriz esverdeada de metaconglomerado A49 Lavra da Boa Vista EXT 659359 7980900 1193 Dique de rocha esverdeada A50 Lavra da Boa Vista EXT 659473 7980924 1190 Dique de material arenoso A51 Lavra da Boa Vista EXT 659534 7980972 1187 Matriz esverdeada de

metaconglomerado A52 Lavra da Boa Vista EXT 659358 7980817 1180 Matriz de metaconglomerado A53 Bom Sucesso - Boa Vista EXT 658445 7980614 1203 Metapelito cinza-esverdeado A54 Lavra Serrinha EXT 656325 7976439 1160 Dique filítico A55 Lavra Serrinha EXT 656279 7976381 1117 Matriz esverdeada de

metaconglomerado A56 Morrinhos SG 637201 7988831 1192 Pelito cinza com vênulas

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A57 Lavra Chalé SG 637475 7985337 1298 Dique filítico A58 Lavra Sopa-Califórnia Leste SG 638230 7984762 1362 Derrame centímétrico A59 Lavra Sopa-Califórnia Leste SG 638230 7984762 1362 Derrame centimétrico A60 Lavra Sopa-Califórnia Leste SG 638220 7984778 1374 Quartzito Califórnia Leste Campos diamantíferos e localidades das amostras: SJC - São João da Chapada, SG - Sopa-Guinda, EXT - Extração, CD - Campo da Dona, GO - Gouveia, BI - Biribiri. Coordenadas em UTM. m* - Amostras coletadas no projeto de mestrado do autor.