A turmalina do distrito pegmatítico de Governador Valadares

A turmalina do distrito pegmatítico de Governador Valadares:
métodos analíticos e características químico-mineralógicas.
Daniela Teixeira Carvalho de NEWMAN1, Hanna BIZI1, José Albino NEWMAN1, Ana
Caroline FERREIRA1, Antonio Luciano GANDINI2, Pedro Imperiano NETO1,
Jaqueline CAROLINO1.
1- Universidade Federal do Espírito Santo – Grupo de Estudos em Gemologia
([email protected],
[email protected],
[email protected],
[email protected], [email protected], [email protected]), 2Universidade Federal de Ouro Preto – Departamento de Geologia ([email protected])
Resumo
Os vinte cristais de turmalina, amostrados em oito corpos pegmatíticos apresentam-se,
principalmente, em prismas euédricos a subédricos, alongados, biterminados ou não. Ocorrem em
matizes variados de verde, vermelho e azul ou com coloração preta, algumas amostras possuem
bordas verdes e centro róseo (variedade melancia). Nos pegmatitos pertencentes ao campo
pegmatítico de Resplendor foram identificados cristais deformados segundo o eixo c, resultado de
esforços perpendiculares sofridos durante o crescimento do mineral. A relação entre os parâmetros
de cela unitária aoxco indicam que esses cristais pertencem à série shorlita-elbaíta. Observou-se uma
ampla variação nos valores de índice de refração, birrefringência e densidade em função da variação
de coloração, com nε entre 1,618 e 1,640; nω entre 1,639 e 1,666; birrefringência entre 0,018 e 0,030
e densidade entre 2,90 e 3,20. Observa-se a existência de uma correlação positiva entre os
parâmetros físicos mencionados e a proporção de FeO+MgO, onde o aumento desses teores resulta
em um aumento dos parâmetros físicos.
Palavras chave: turmalina, Distrito Pegmatítico Governador Valadares, mineralogia.
Abstract
The twenty tourmaline crystals sampled in eight pegmatitic frames are presented, mainly, in euhedral
to subhedral prims, elongated, double terminated or not. They occur in varied hues of green red and
blue or black color, some samples have green edges and pink centers (watermelon variety). In
pegmatites belonging to the pegmatitic field of Resplendor deformed crystals were identified in order
of the c axis, result of perpendicular efforts suffered during the mineral growth. The relationship
between the unit cell parameters aoxco indicates that these crystals belongs to schorlite-elbaite series.
A wide variation in the values of refractive index, birefringence and density in function of the variation
has been observed, with nε between 1,618 and 1,640; nω between 1,639 and 1,666; birefringence
between 0,018 and 0,030 and density between 2,90 and 3,20. The existence of a positive co relation
between the physical parameters mentioned and the proportion of FeO+MgO was observed, where
the increase of these contents results in an increase in physical parameters.
Keywords: tourmaline, Governador Valadares Pegmatite District, Mineralogy.
1. Análises químico-mineralógicas
Nalini Jr. (1997) utilizando os diagramas triangulares Al-Fe-Mg de Henry & Guidotti
(1985) descreveu, na região do Médio Rio Doce, que as turmalinas pertencentes ao granito
à turmalina da Suíte Intrusiva Urucum e as do Xisto São Tomé (Grupo Rio Doce) indicam
protólitos pelíticos e psamíticos associados a uma fase saturada em Al, fato verificado
devido à presença de granada, enquanto que as turmalinas pertencentes ao núcleo dos
granitos pegmatíticos indicaram origem no campo dos granitóides, pegmatitos e aplitos
pobres em Li.
Utilizando-se os dados químicos obtidos por microssonda eletrônica e por ICP foi
possível chegar à fórmula química aproximada das turmalinas amostradas. Para minimizar
os problemas relacionados ao zoneamento composicional foi realizada a localização precisa
1437
dos pontos para leitura e para a análise dos elementos leves (Li, H e B) e dos metais de
transição (Fe3+, Fe2+, Mn3+, Mn2+) foram utilizados os cristais não zonados.
Apesar de as amostras analisadas apresentarem uma variação na composição
química, todas pertencem ao membro elbaíta-shorlita, com predominância da molécula
elbaítica em quase todos os pegmatitos com a exceção dos pegmatito do Ferreirinha.
Trabalhos realizados por César-Mendes (1995) indicam que quando os sistema se
enriquece em Li por conseqüência há um empobrecimento em Fe, nas turmalinas, ocorre a
passagem gradual do membro final schorlita para elbaíta.
A identificação de tal variação composicional auxilia na interpretação petrogenética,
refletindo mudanças químicas e/ou físicas durante a sua cristalização.
No caso dos cristais amostrados as maiores variações composicionais foram
observadas na transição entre as turmalinas enriquecidas em ferro (schlorlita) e os cristais
ricos em lítio (elbaíta), isto porque ocorre a substituição mútua da série elbaíta-schorlita,
envolvendo a troca simultânea de dois íons de ferro bivalente por um de alumínio trivalente
e outro de lítio monovalente (Figura 1a).
Outro fato que comprova que há uma substituição limitada de Si por Al na estrutura
dessas turmalinas é a correlação positiva existente entre o SiO2 e o Al2O3, fato que
corrobora com estudos realizados por Cesar-Mendes (1995) (Figura 1b).
a
b
44
16
14
42
Vala Grande
Itatiaia
Dada
Ferreirinha
Jonas Lima
Olho-de-Gato
Escondido
Jonas/Fiote
FeO
10
8
6
4
Vala Grande
Itatiaia
Dada
Ferreirinha
Jonas Lima
Olho-de-Gato
Escondido
Jonas/Fiote
40
Al2O3
12
38
36
2
34
0
34
36
38
40
42
33
44
34
35
36
37
38
39
40
41
SiO2
Li2O+Al2O3
Figura 1. (a) Correlação entre a % em peso de FeO e o somatório (Al203 + Li2O) nas turmalinas
amostradas, onde é possível observar a correlação negativa entre os parâmetros, (b) Correlação
entre o % em peso de SiO2 e Al2O3 nas turmalinas dos pegmatitos estudados onde é possível
observar a correlação positiva entre os parâmetros.
As análises químicas mostraram ainda variações nos conteúdos de Fe2+ e Li,
concordantes com os resultados obtidos nos valores de cela unitária, pois todos os cristais
pertencem à série elbaíta-schorlita.
A composição para uma shorlita foi (Na0,84 Ca0,08 K0,01) (Al1,14 Ti0,01 Fe1,58 Mg0,08 Mn0,02
Zn0,02 Li0,27) (Al6,00 B3,00) Si6,00O31 (OH4,00) e a composição para uma elbaíta foi (Na0,71 Ca0,08
K0,01) (Al1,65 Ti0,01 Fe0,04 Mg0,01 Mn0,07 Zn0,01 Li1,00) (Al6,00 B3,00) Si6,00O31 (OH4,00).
2. Análise termodiferencial (ATD) e termogravimétrica (ATG)
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É possível considerar, em termos comparativos, que as amostras de turmalina preta,
verde escura e azul escura apresentaram perdas de massa bem inferiores quando
comparadas às amostras de turmalina de coloração rosada, verde clara, verde médio e azul
clara. Tal fato pode ser explicado devido à diferença na quantidade de água presente nas
moléculas elbaíta-schorlita, visto que as elbaítas apresentam teores em água maiores que
as schorlitas.
Algumas turmalinas de coloração escura apresentaram um ganho de massa de até
0,35 em temperaturas variando entre 300 e 400ºC e de até 1% entre 980 e 1028ºC, segundo
Korzhinskii (1995) isto ocorre devido à total desidroxilização que resulta em uma mudança
do estado cristalino da turmalina, gerando mullita ou maghemita.
3. Análise de FTIR
Com o intuito de obter informações referentes à ocupação dos sítios cristalográficos
Y e Z foram obtidos os dados espectrais de 16 amostras de turmalina.
Para esse trabalho procurou-se identificar as bandas de vibração intramoleculares
dos grupos OH- que se coordenam com os cátions envolvidos nas substituições das
principais séries isomórficas, sendo que as bandas relativas ao estiramento O-H são
observadas geralmente entre 3.000 e 3.800cm-1.
Analisando os espectros obtidos na região referente ao estiramento O-H, observouse que tanto as shorlitas quanto as elbaítas apresentaram um grupo de 3 bandas. No caso
das amostras de shorlita os grupos se distribuem no intervalo de 3.485 a 3.651cm-1, sendo
que a primeira banda (vI) é estreita, localiza-se entre 3.629 a 3.651cm-1 e apresenta uma
intensidade relativamente fraca; a segunda (v2) também apresenta-se estreita e com
intensidade fraca, localiza-se no intervalo entre 3.550 a 3.587cm-1 e a terceira (v3) é larga,
com uma intensidade relativamente média e localiza-se entre 3.460 a 3.484cm-1. Para o
caso das amostras de elbaíta os grupos se distribuem no intervalo de 3.474 a 3.650 cm-1,
sendo que a primeira banda (vI) possui intensidade baixa, é estreita e localiza-se na faixa de
3.649 e 3.650 cm-1: a segunda (v2) é estrita, com intensidade média e localiza-se na faixa de
3.580 a 3.584 cm-1; a terceira (v3) é larga, de intensidade forte e localiza-se entre 3.470 e
3.474 cm-1 (Figura 2). De posse desses dados e segundo o proposto por Fateley et al.
(1972) é possível considerar que as bandas do tipo (vI) correspondem ao estiramento O-H
do grupo OH1 e as bandas dos tipos (v2 e v3) pertencem ao estiramento O-H do grupo OH3.
Foi possível observar ainda, para algumas amostras, uma banda de intensidade fraca em
torno de 2.970 cm-1, sendo essa referente a traços de água na estrutura dos cristais de
turmalina.
Assim sendo é possível ainda considerar que a banda vI localizada a
aproximadamente 3.648cm-1 referente às elbaítas corresponde à coordenação AlYAlYLiY,
1439
sendo que os cátions predominantes são Al e Li. No caso das shorlitas a banda vI localizada
à aproximadamente 3.628 cm-1 corresponde à coordenação FeY FeY RY, sendo que R pode
ser substituído por Mn, Fe, Mg e Al.
4000
3750
3500
3250
4000
3750
3500
3250
4000
3000
Transmittance / Wavenumber (cm-1)
4000
3750
3500
3250
3000
3750
3500
3250
Transmittance / Wavenumber (cm-1)
3500
3250
3000
3750
3500
3250
b
3000
Transmittance / Wavenumber (cm-1)
c
Transmittance / Wavenumber (cm-1)
4000
4000
3000
Transmittance / Wavenumber (cm-1)
3750
Transmittance / Wavenumber (cm-1)
a
4000
3750
3500
3250
d
3000
Transmittance / Wavenumber (cm-1)
e
4000
3000
g
3750
3500
3250
Transmittance / Wavenumber (cm-1)
f
3000
h
Figura 2 – Comportamento dos espectros de absorção no infravermelho das amostras de 16 cristais
de turmalina pertencentes aos pegmatitos do Distrito Pegmatítico de Govenador Valadares.
4. Referencias Bibliográficas
Cesar-Mendes, J. 1995. Mineralogia e gênese dos pegmatitos turmaliníferos da Mina do Cruzeiro,
São José da Safira, Minas Gerais. Sao Paulo. Tese de Doutoramento, Instituto de Geociencias,
Universidade de Sao Paulo, 260 p.
Fateley W.G., Dollish F.R., McDevitt N.T. and Bentley F.F. 1972. Infrared and Raman selection rules
for molecular and lattice vibrations: the correlation method. Wiley-Interscience, New York, 222 p.
Henry D. J. & Guidotti C. V. 1985. Tourmaline as a petrogenetic indicator mineral: an example from
the staurolite-grade metapelites of NW Maine. American Mineralogist 70: 1–15.
Korzhinsky M.A. 1995. The behavior of components in complex fluid mixtures under high T-P
conditions. Fluids in the Crust. Eds. K.I.Shmulovich, B.W.D.Yardley, G.G.Gonchar. London:
Chapman & Hall, 163-192p.
Nalini Jr., H.A. 1997. Caractérisation des suites magmatiques néoprotérozöiques de la region de
Conselheiro Pena et Galiléia (Minas Gerais, Brésil). Saint-Etienne. Tese de Doutoramento, Ecole
Nationale Superieure des Mines de Saint-Etienne, Franca, 287p.
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