Em termos gerais, os minerais opacos ocorrem como minerais acessórios nas rochas metaultramáficas da Folha Mariana, sendo representados pelo espinélio e sulfetos.
O espinélio analisado por microssonda eletrônica presente em metaharzburgito corresponde a cromita. Foram analisados 14 pontos em cristais de cromita presentes nos metaharzburgitos encontrados entre o município de Acaiaca e Barra Longa. Ao passo que 8 análises foram feitas em seções minerais pertencentes a lâmina PF/TV-96/13, 2 análises em seções da lâmina PF/TV-25/2 e por fim, 4 análises na BL-07-38a.
As composições químicas médias encontradas nas análises em cristais de cromita podem ser observadas na tabela 4.16.
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Tabela 4.16: Composição química média (% em peso) de cromita em metaharzburgito.
Amostra SiO2 TiO2 Al2O3 Cr2O3 FeO MnO MgO NiO CaO Na2O K2O Total
PF/TV-96/13*42 0,00 1,23 3,59 47,27 41,97 0,30 2,09 0,21 0,01 0,02 0,00 96,69
PF/TV-25/12*43 0,00 1,32 3,46 45,76 43,47 0,31 2,08 ** 0,01 ** 0,02 96,42
BL-07-38ª*44 0,00 1,26 3,12 44,99 44,12 0,3 2,31 ** 0,00 ** 0,01 96,12
*42 - média de 8 análises de cromita em metaharzburgito; *43 - média de 2 análises de cromita em
metaharzburgito; *44 - média de 4 análises de cromita em metaharzburgito.
Os sulfetos analisados por microssonda eletrônica pertencem ao talco xisto (FQ-15-16) e ao metaharzburgito (PF/TV-96/13), totalizando 19 análises. No talco xisto, os sulfetos são representados por pentlandita (Pn), calcopirita (Ccp) e pirrotita (Po). Já nos metaharzburgitos, são representados por pentlandita (Pn) e heazlewoodita (Hlw).
As composições químicas médias das análises em cristais dos diversos tipos de sulfetos podem ser observadas na tabela 4.17.
Tabela 4.17: Composição química média (% em peso) dos sulfetos em talco xisto e em metaharzburgito.
Amostra Sulfetos Sb Fe Cu S As Co Ni Total
FQ-15-16*45 Pentlandita 0,00 29,04 0,00 33,79 0,00 1,86 36,19 100,88 Calcopirita 0,00 30,93 33,71 35,42 0,01 0,00 0,02 100,10 Pirrotita 0,00 59,56 0,01 40,14 0,02 0,01 0,91 100,65 PF/TV-96/13*46 Pentlandita 0,00 31,06 0,00 33,69 0,02 1,00 34,48 100,26 Heazlewoodita 0,01 1,10 0,00 27,13 0,00 0,01 71,40 99,65
*45 - média de 4 análises de Pn, 3 de Ccp e 4 de Po talco xisto; *46 - média de 5 análises de Pn e 3 de
Hlw em metaharzburgito.
Os cristais de pirrotita [Fe1-xS] ocorrem intercrescidos em cristais de pentlandita
[(Ni,Fe)9S8] e calcopirita [CuFeS2] no talco xisto. O estudo de química mineral revelou a
presença de heazlewoodita (Ni3S2), produto de alteração da pentlandita, não observada ao
microscópio eletrônico, em metaharzburgito. A heazlewoodita foi descrita pela primeira vez por Petterd (1910) como uma variedade de pentlandita. Posteriormente, Peacock et al. (1946) descreveu uma amostra em Heazlewood (Tasmânia), nome pelo qual é responsável pela denominação do mineral, e ainda obteve por espectometria de raios-X a composição química Ni3S2.
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CAPÍTULO 5
METAMORFISMO
Conforme descrito em itens precedentes, as rochas metaultramáficas da área de pesquisa foram consideradas como produto de protólitos ultramáficos que sofreram totais ou parciais transformações mineralógicas e metamórficas, acompanhadas de hidratação, ainda que suas estruturas e texturas ígneas primárias ocasionalmente tenham sido preservadas nas proximidades dos municípios de Acaiaca, Barra Longa e Paracatuzinho. As associações mineralógicas dominantes nos litotipos descritos no presente trabalho são mostradas na tabela 5.01.
Os processos metamórficos da área compreendem o metamorfismo e metassomatismo de caráter regional, de baixo a médio grau (fácies xisto verde a anfibolito), associado à percolação de fluidos tardios em fraturas/zonas cisalhadas, culminando com o surgimento de serpentina, anfibólios, clorita, talco, carbonatos secundários entre outros. A seguir, será enfatizada oportunamente uma breve descrição do metamorfismo.
Tabela 5.01: Associações mineralógicas observadas nos litotipos estudados.
Rocha Associações mineralógicas dominantes Metaharzburgitos antofilita±serpentina±mg-clorita±talco±carbonato
Diopsiditos actinolita±hornblenda
Metaortopiroxênio
hornblendito mg-hornblenda+ortoanfibólio
Talco xistos Talco±clorita±carbonato±tremolita±cummingtonita±antofilita
Esteatitos talco±clorita±antofilita
Clorita-talco granofels talco+clorita±carbonato±tremolita±antofilita
Clorititos clorita±talco±carbonato
Tremolititos tremolita+talco
Biotita-tremolita granofels tremolita+biotita+clorita
Clorita-hornblenda granofels hornblenda+clorita+carbonato
Tremolita xistos tremolita+clorita+talco±carbonato
Gnaisses plagioclásio+quartzo±actinolita±hornblenda±biotita
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Os processos metamórficos/metassomáticos parecem ter apresentado uma abrangência regional, uma vez que são responsáveis pela geração das associações dominantes, em termos volumétricos, observadas nos termos ultramáficos investigados. A maioria das amostras estudadas foi intensamente alterada por processos hidrotermais tardios, de modo que a principal modificação mineralógica é a transformação dos minerais primários e secundários pré- existentes em talco e, subordinadamente, em clorita.
Nos metaharzburgitos, além da presença de relictos de textura ígnea (olivina + ortopiroxênio + cromita), ocorrem minerais secundários resultantes do metamorfismo de baixo a médio grau, tais como: serpentina, clorita, talco, carbonato e antofilita. As associações minerais dos metaharzburgitos podem ser representadas na forma de reações em diferentes estágios na evolução das rochas em questão, a saber:
3 olivina + SiO2 + 4 H2O → 2 serpentina (Best 1982) [1]
9 talco + 4 olivina → 5 antofilita + 4 H2O (Winkler 1977) [2]
9 enstatita + 1 H2O → 1 antofilita + 1 olivina (Winkler 1977) [3]
olivina + enstatita + H2O → serpentina (Coleman 1977) [4]
olivina + 2 enstatita + espinélio + 4H2O → mg-clorita (Evans 1977) [5]
2 serpentina + 3CO2→ 1 talco + 3 magnesita + 3 H2O (Winkler 1977) [6]
2 talco + 1 magnesita → 1 antofilita + 1 H2O + 1 CO2 (Winkler 1977) [7]
As reações [1] e [4] representam processos de serpentinização incipiente, a partir dos cristais de olivina nas rochas originais, com adição de sílica ou perda de magnésio para o sistema e interação de fluido aquoso pobre em CO2. Segundo Maltman (1978) a formação de
serpentina é o primeiro produto do metamorfismo regional da fácies xisto verde, sendo que a lizardita e a antigorita podem se formar até mesmo devido a reações autometassomáticas durante os últimos estágios de cristalização de uma rocha magmática. A serpentina pode ser originada também pela hidratação do ortopiroxênio (expressão [4]).
Nos metaharzburgitos estudados, as magnésio-cloritas provavelmente foram formadas por processos de hidratação durante o metamorfismo que causou a alteração da olivina, ortopiroxênio e espinélio (expressão [5]). As cloritas são minerais comuns em temperaturas de até 400ºC, em metamorfismo de baixo a médio grau. De acordo com Deer et al. 1996, as cloritas são, com frequência, formadas pela alteração hidrotermal de minerais ferromagnesianos.
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Os estágios [6] e [7] indicam mudança para o sistema fluido aquoso, com fases ainda mais tardias que a serpentina, assim como o talco e o carbonato.
De acordo com Chernosky (1976 in: Evans 1977), a estabilidade da associação antofilita + olivina (forsterita) vai até 5 Kbar, enquanto Hemley et al. (1977 in: Evans 1977) sugerem condições mínimas de formação no campo de 0,5 Kbar e 600°C. A antofilita pode ter sido produzida também pela reação [8], representando o processo de metassomatismo, no qual o aporte de sílica possivelmente veio das encaixantes silicosas e transportada pelo fluido aquoso:
antofilita → ortopiroxênio + quartzo + H2O [8]
Segundo Bucher & Frey (1994) a assembléia olivina + ortopiroxênio (associação ígnea) é estável a partir de 670ºC. A ausência de tremolita e clinopiroxênio no metaharzburgito pode indicar condições de temperatura abaixo de 700°C, ao passo que temperaturas acima deste valor poderiam gerar a tremolita a partir da seguinte reação:
enstatita +olivina +SiO2 +H2O → tremolita +olivina [9]
No metaortopiroxênio hornblendito, a hornblenda é secundária, gerada a partir de piroxênio primário, e possivelmente teve origem no metamorfismo. A partir das análises de microssonda eletrônica nas hornblendas da rocha em questão, percebe-se que a razão Mg/(Mg+Fe2+) compreende um valor entre 0,91 a 0,92, interpretada como uma provável origem
metamórfica, já que as hornblendas primárias, em geral, são mais enriquecidas em Fe2+
(Mg/(Mg+Fe2+)= 0,05 a 0,75). Por esta razão, sugere-se que a hornblenda magnesiana foi
gerada a partir de clinopiroxênios cálcicos que ocorrem em quantidades traço nas amostras, após o pico do metamorfismo, quando a água entrou no sistema.
Nos litotipos metaultramáficos de baixo a médio grau, todos os silicatos magmáticos foram totalmente transformados e substituídos por misturas de clorita magnesiana/fe- magnesiana, antofilita e clinoanfibólios (cummingtonita, actinolita, tremolita e mg-hornblenda) e talco. Roeser et al. 1980 sugeriram que os esteatitos do sudeste Quadrilátero Ferrífero foram o produto de pelo menos duas transformações, no qual a primeira transformação seria a serpentinização de protólitos ultramáficos e a segunda, a transformação de serpentinitos em esteatitos (esteatitização ou talcificação). Dentre as prováveis reações para formação da serpentina (serpentinização), destacam-se as reações [1] e [4]. Em termos gerais, a talcificação (formação de talco) está vinculada à adição de SiO2 e variação de PCO2 (reações [6], [10], [11]
e [12]) em fluidos aquosos que percolam rochas ultramáficas (Johannes 1969, Evans 1977 e Winkler 1977).
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serpentina + 1 SiO2→ talco + 1 H2O [10]
serpentina + 3CO2 → 2 quartzo + 3 magnesita + 3 H2O [11]
4 quartzo + 3 magnesita + H2O → talco + CO2 [12]
A ausência de quartzo nas rochas estudadas poderia ser explicada pelas combinações das reações [11] e [12], no qual o quartzo foi utilizado para formar o talco novamente.
Os talcos xistos, clorita-talco xistos e esteatitos investigados neste trabalho apresentam a associação mineral talco-antofilita que é apropriada para a determinação do grau metamórfico. A formação da antofilita foi experimentalmente estudada por Winkler (1974) que concluiu que a reação [7] se processa a 500ºC. Johannes (1969) ao investigar experimentalmente o sistema MgO-SiO2-H20-CO2, determinou o campo de estabilidade da paragênese talco-magnesita entre
350º. C e 550º. C a 2 Kbar e entre 490º.C e 660º. C a 7 Kbar. Roeser (1977) descreve nos xistos que ocorrem próximos a uma pedreira de esteatito em Cachoeira do Brumado, a mudança da associação mineral muscovita-clorita-granada para muscovita-granada-biotita-estaurolita. Winkler (1977) propõe como limite entre os graus fraco e médio do metamorfismo o desaparecimento da clorita com o consequente aparecimento da estaurolita. Hoschek (1969) determina experimentalmente que a estaurolita pode se formar sob condições de 500º. C e 4Kbar.
O aparecimento de clorita em rochas ultramáficas pode ser expresso através da equação [5], que relaciona o aparecimento de clorita, em protólitos ultramáficos, apenas com entrada de água no sistema, de acordo com Evans (1977). Segundo Winkler (1977) a paragênese actinolita- talco-corita-magnesita, observada nos litotipos estudados é estável sob condições da fácies xisto-verde em temperaturas de 350º C.
A formação de clinoanfibólios cálcicos nessas rochas pode ter sido dada, além da introdução de uma fase fluida no sistema, a introdução de cálcio, ou até mesmo a alteração de piroxênio na rocha ultramáfica de origem. De acordo com Evans e Trommsdorff (1970 in: Winkler 1977), em temperaturas em torno de 400 a 500ºC a tremolita pode ser formada a partir da serpentina e do diopsídio pela reação [13]. Conforme a reação [14] a tremolita pode ser formada a partir do diopsídio e talco, com queda de temperatura. A tremolita começa a ser gerada na fácies anfibolito, quando o clinopiroxênio não se transforma em hornblenda. Tanto a tremolita, quanto a mg-hornblenda se tornam instáveis a baixas temperaturas e transformam-se em actinolita.
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5 serpentina + 2 diopsídio → tremolita + 6 olivina + 9 H2O [13]
2 diopsídio + talco → tremolita [14]
Segundo Winkler (1977) a biotita é considerada de grau médio quando se associa a muscovita, por esta razão acredita-se que a associação tremolita + biotita + clorita do biotita- tremolita granofels é coerente com o de baixo grau (fácies xisto verde).
Os xenólitos de gnaisse e a zona black wall ostentam associações compatíveis com grau baixo-médio de metamorfismo (fácies anfibolito). A associação principal do xenólito é composta por plagioclásio + quartzo ± actinolita ± hornblenda ± biotita e do black wall, por tremolita ± hornblenda ± biotita ± clorita. A partir da análise dessas associações é possível estabelecer que essas rochas sofreram processos retrometamórficos/metassomáticos. O zonamento metassomático, nesse caso o Black Wall, relaciona-se geralmente quando está em contato com rochas ultramáficas e rochas silicosas conjuntamente. Esta zona metassomática de clorita avança sobre a zona de talco (baixo grau metamórfico), ou de tremolita para marcar os estágios de maior mobilidade do A12O3 e formar uma zona metassomática, inicialmente
delgada, de anfibólio com Al (actinolita → hornblenda).
Em suma, contata-se que as rochas metaultramáficas estudadas foram submetidas ao predominantemente ao metamorfismo de fácies xisto verde que localmente alcançou à fácies anfibolito.
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CAPÍTULO 6
LITOGEOQUÍMICA
6.1- INTRODUÇÃO
Neste capítulo serão apresentados e discutidos os resultados obtidos com as análises geoquímicas realizadas no laboratório da firma ACME ANALYTICAL LABORATORIES LTD, no Canadá, das rochas metaultramáficas da Folha Mariana (SF-23-X-B-I) e, de menor importância, do gnaisse de Cachoeira do Brumado. E ainda, para fins de comparação, serão plotados em diagramas os dados litogeoquímicos dos termos ultramáficos e metaultramáficos da literatura mundial, como aqueles de Hall (1932), Bowes et al. (1973), Naldrett & Cabri (1976), Condie (1981), Arndt (1986b), Raposo (1991), Baltazar & Raposo (1993), Lahaye et al. (1995), Junqueira (1997), Batanova et al. (2005), Goulart (2006), Arndt (2008).
Conforme discutido em capítulos anteriores, nas rochas metaultramáficas da área, muito raramente são observados relictos de texturas cumuláticas. No geral, observa-se uma alteração total da mineralogia primária nessas rochas que foram metamorfizadas com intensidades variáveis. Nesses casos procurou-se escolher as amostras com menor grau de alteração que foram analisadas via microssonda eletrônica.
Os litotipos analisados foram os metaharzburgitos, diopsiditos, metaortopiroxênio hornblendito, talco xistos, clorita-talco granofels, tremolita xistos, clorititos, clorita-hornblenda granofels e gnaisses.