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terça-feira, 8 de agosto de 2017

Prospecção aluvionar aplicada a alguns minerais gemológicos de Minas Gerais: diamante, crisoberilo e topázio

Prospecção aluvionar aplicada a alguns minerais gemológicos de Minas Gerais: diamante, crisoberilo e topázio*
 
Mario Luiz de Sá C. Chaves
Prof. do IGC/UFMG e Pesq. do MHN/UFMG
E-mail: mchaves@igc.ufmg.br

Joachim Karfunkel
Prof. do IGC/UFMG e Pesq. do MHN/UFMG
Adolfo Baeta de Medeiros
Geólogo, Mestrando no IGC/UFMG
Ricardo Scholz
Geólogo, Doutorando no IGC/UFMG


Resumo
Prospecção aluvionar foi efetuada em drenagens de reconhecida ocorrência de três minerais gemológicos (diamante, crisoberilo e topázio), visando a contribuir para o conhecimento de suas associações mineralógicas e tendências de distribuição no meio aluvionar. Sob condições semelhantes, observou-se uma "taxa de dispersão" relativa para cada um dos três minerais, com provável decréscimo do diamante para o topázio. Essa técnica prospectiva, combinada com métodos analíticos modernos, é considerada uma ferramenta de importância fundamental na detecção e avaliação de áreas aluvionares mineralizadas.
Palavras-chave: prospecção mineral em aluviões, diamante, crisoberilo, topázio.
Abstract
Alluvial prospecting carried out in drenages in which three gem minerals (diamond, chrysoberyl and topaz) are mined, aimed to contribute to the knowledge of mineral associations and to the distribution trends in the fluvial systems. Under similar conditions, a "dispersion rate" relative to each mineral has been found, showing probably decreasing values from diamond to topaz. This technique, if improved by modern analytics, is of primary importance for determining and evaluating alluvial mineralized areas.
Keywords: alluvial mineral prospecting, diamond, chrysoberyl, topaz.


Introdução
A prospecção no meio aluvionar de minerais pesados com interesse econômico tem se revelado um importante instrumento na descoberta de novos depósitos, de modo particular em regiões intertropicais como a nossa, onde, em geral, o manto intempérico é bastante espesso. A aplicação dessa técnica, no entanto, é quase restrita a empresas que prospectam diamante, ouro, cassiterita e poucos outros bens minerais, limitando, assim, sua difusão na literatura geológica. Pesquisas efetuadas durante as décadas de 1970-80 mostraram, também, a utilidade dessa técnica em estudos, com ênfase nos minerais pegmatíticos de Minas Gerais (e.g., Cassedanne, 1972, Cassedanne & Baptista, 1984). No presente trabalho, através da amostragem sistemática de aluviões contendo minerais com interesse gemológico, objetivou-se conhecer as suas distribuições ao longo das drenagens atuais, bem como os seus comportamentos "relativos" na evolução do registro geológico.

Metodologia de estudo
A prospecção aluvionar tem por fim a obtenção de um resíduo mineral pesado, por bateiamento de sedimentos inconsolidados aprisionados em armadilhas naturais presentes no leito vivo dos rios. Objetivando futuras comparações, a mesma quantidade de material deve ser coletada nos pontos de amostragem (Cassedanne, 1972). No estudo, em cada ponto, 20 litros de aluvião foram amostrados e lavados, para retirada do material argiloso, e, logo após, peneirados a 2mm (com determinação à vista desarmada dos grãos mais grossos) e o resíduo fino foi concentrado em bateia. O pó mineral resultante, ou "fundo-de-bateia", foi utilizado para posterior estudo qualitativo e semi-quantitativo.
Em laboratório, esses minerais foram novamente peneirados e a fração entre 0,25-0,50mm foi submetida a tratamento com bromofórmio (d=2,89) para eliminação do material leve. As distintas populações foram separadas com lupa binocular, sendo os minerais de identificação duvidosa estudados por microssonda eletrônica. No tratamento estatístico dessas populações, utilizou-se a seguinte convenção de percentagens, seguindo a metodologia proposta em Chaves, (1997): Abundante (A): 75-100%, Comum (C): 25-75%, Raro (R): 1-25% e Muito raro (M): <1%.

Minerais pesados pesquisados
O estudo foi dirigido a três minerais gemológicos, ocorendo nas porções leste/nordeste de Minas Gerais (Figura 1) - diamante, crisoberilo e topázio. Foram visadas as áreas de cabeceiras de drenagens, onde a prospecção e/ou lavra desses minerais tem sido importante, em termos comerciais, ao longo das últimas décadas.


Figura 1 - Áreas onde foram desenvolvidos os trabalhos de prospecção aluvionar no centro-nordeste de Minas Gerais. 1) Alto/Médio Rio Jequitinhonha, 2) Ribeirão Santa Cruz e Rio Marambaia e 3) Ribeirão Maracujá.

Minerais pesados nos aluviões diamantíferos do rio Jequitinhonha
O rio Jequitinhonha nasce na serra do Espinhaço a leste de Diamantina, percorrendo um longo caminho pelo norte do Estado de Minas Gerais rumando para nordeste. Da nascente até a vila de Mendanha, o Jequitinhona desenvolve o seu alto curso, onde os vales são apertados, com freqüência formando canyons e sumidouros ao atravessarem domínios formados por quartzitos do Supergrupo Espinhaço (Mesoproterozóico). A partir de Mendanha (Figura 2), fora do Espinhaço, os vales tornam-se progressivamente mais abertos, aparecendo, em suas bordas, antigos terraços e extensa planície de inundação (Chaves & Uhlein, 1991).


Figura 2 - Esboço geológico (segundo Chaves 1997) e áreas de prospecção aluvionar no Rio Jequitinhonha ao norte de Diamantina.

Diamantes são lavrados nessa bacia desde suas cabeceiras até próximo de Grão Mogol, quase 600km rio abaixo, tanto por processos de garimpagem (no alto curso), como por dragas de grande porte (no médio curso), definindo a principal atividade econômica regional. Os diamantes do rio Jequitinhonha caracterizam-se por constituir populações onde os cristais são predominantemente pequenos (média de 0,20-0,30ct de peso), porém, bem formados e livres de jaças e/ou inclusões. Tipos geminados, agregados e borts são muito raros, denunciando o elevado grau de selecionamento dessas populações.
Nos depósitos aluvionares do rio Jequitinhonha, deu-se preferência às amostragens dos rejeitos de garimpos, mais ricos em minerais pesados. Como em geral as áreas de garimpagem envolvem trechos extensos ao longo da drenagem, em cada ponto o material foi sempre coletado em dois ou até em cinco locais diferentes. Apresentam-se as diversas espécies determinadas na Tabela 1. O diamante, por ser uma fase de extrema raridade (improvável de "aparecer" em uma prospecção desse tipo), não foi encontrado no estudo.


Tabela 1 - Freqüências dos minerais pesados nos aluviões diamantíferos do rio Jequitinhonha. 1, Almandina; 2, Anatásio; 3, Andalusita; 4, Cianita; 5, Crisoberilo; 6, Diásporo; 7, Estaurolita; 8, Euclásio; 9, "Favas" (fosfatos); 10, Hematita; 11, Ilmenita; 12, Lazulita; 13, Magnetita; 14, Monazita; 15, Ouro; 16, Pirita; 17, Rutilo; 18, Sillimanita; 19, Turmalina; 20, Xenotímio; 21, Zircão (A=abundante, C=comum, R=raro, M=muito raro).

Na região, o conhecimento dos minerais pesados teve como principal objetivo a caracterização de granadas supostamente relacionáveis a intrusões ultrabásicas, conforme aceito por diversos geólogos prospectores que atuam na serra do Espinhaço. Essa suposição não foi confirmada, pois as granadas estudadas apresentam quimismo incompatível com rochas ultrabásicas (25 grãos em WDS-Microssonda Eletrônica resultaram ser almandinas, de origem ácida). Entretanto diversos outros minerais quase desconhecidos, em termos regionais, como andaluzita, crisoberilo, diásporo e estaurolita, foram identificados no estudo (Tabela 1).

Crisoberilo (e topázio) nos minerais pesados dos rios Santa Cruz e Marambaia
A região de Catugi, ao norte de Teófilo Otôni (Figura 1), é cortada pelo ribeirão Santa Cruz, afluente do rio Marambaia. Este último é um tributário do rio Mucuri. Tal região, pouco estudada em termos geológicos, apresenta um grande número de depósitos aluvionares ricos em crisoberilo (localmente alexandrita), incluindo ainda outras drenagens importantes (do ponto de vista da presença desse mesmo mineral), tais como o ribeirão Faísca e o rio Americaninhas (Figura 3).


Figura 3 - Esboço geológico (segundo Fontes et al. 1978) e áreas de prospecção aluvionar no Ribeirão Santa Cruz e no Rio Marambaia a leste de Catugi.

Ao sul de Catugi, predominam rochas de natureza gnáissica, que constituem colinas extensas, localmente entrecortadas por morros altos com formas de pão-de-açúcar, as quais denunciam a presença de intrusões graníticas. O embasamento regional, gnáissico, é de idade pré-cambriana, mas ainda necessita de determinações geocronológicas mais acuradas, sendo constituído de gnaisses, gnaisses granitóides e migmatitos, além de charnockitos.
O "Complexo Gnáissico-Migmatítico" (Fontes et al., 1978) apresenta associações mineralógicas de grau metamórfico médio-alto, onde se deram intensos processos tectônicos e granitizantes. Gnaisses kinzigíticos mostram bandamento característico, com alternâncias de bandas leucocráticas, na maioria das vezes boudinadas, e bandas mesocráticas, com predomínio de minerais máficos. A granada almandina está quase sempre presente nos níveis félsicos, junto a quartzo, feldspatos e biotita. Como acessórios ocorrem cordierita, sillimanita e grafita. Rochas charnockíticas ocorrem intimamente associadas a esse complexo.
Os granitos, intrusivos nas rochas anteriores, são porfiríticos, isotrópicos e de granulação grossa, nos quais salientam-se cristais centimétricos de feldspato branco, determinado como albita, ou, ainda, feldspato rosado, potássico. A matriz é constituída de quartzo, feldspatos, biotita e, mais raramente, granada. Os pegmatitos podem ser considerados incomuns nessa região e os poucos observados são do tipo homogêneo, os quais não apresentam zoneamento interno.
Os rios da área possuem larguras variáveis entre 5-20m, com cascalhos basais que podem atingir mais de 1m de espessura. Apesar de os serviços de garimpagem também ocorrerem nos depósitos aluvionares, pela maior facilidade de lavra deu-se preferência aos depósitos coluvionares, que estão nas proximidades dos rios. Corpos pegmatíticos em lavra não foram considerados no estudo. A Tabela 2 relaciona os minerais encontrados na prospecção aluvionar.


Tabela 2 - Freqüências dos minerais pesados nos aluviões ricos em crisoberilo dos rios Santa Cruz e Marambaia. 1, Almandina; 2, Anatásio; 3, Andalusita; 4, Cordierita; 5, Coríndon; 6, Coríndon (safira); 7, Crisoberilo; 8, Crisoberilo (alexandrita); 9, Espodumênio; 10, Estaurolita; 11, Hematita; 12, Ilmenita; 13, Magnetita; 14, Monazita; 15, Ouro; 16, Pirita; 17, Rutilo; 18, Sillimanita; 19, Topázio; 20, Turmalina; 21, Xenotímio; 22, Zircão.

Nas amostragens, efetuadas ao longo dos rios Santa Cruz e Marambaia (Figura 3), verificaram-se minerais pesados com diferentes graus de arredondamento (mesmo os da mesma espécie), indicando processos de reciclagem, porém as espécies não apresentaram diferenças significativas entre si nos diversos pontos. Como os pegmatitos são raros na região e os minerais encontrados, como crisoberilo, coríndon (safira) e zircão, são bastante resistentes ao transporte fluvial, acredita-se que suas áreas-fontes situem-se à razoável distância e que os processos de concentração devem estar associados a retrabalhamentos de depósitos coluvionares sub-recentes.

Minerais pesados do ribeirão Maracujá
O ribeirão Maracujá tem as suas nascentes na serra do Rodrigo Silva, que integra o complexo metamórfico do Quadrilátero Ferrífero, constituindo uma das cabeceiras da bacia do Rio das Velhas. O longo período de colonização, iniciado no século XVII com a descoberta de aluviões auríferas (atualmente exauridas), deixou as encostas desnudas, aumentando as taxas de assoreamento no sistema aluvial, de direção geral N-S, perpendicular à estruturação E-W das seqüências metamórficas (Figura 4).


Figura 4 - Esboço geológico (segundo Dorr II 1969) e áreas de prospecção aluvionar no ribeirão Maracujá nas cercanias de Cachoeira do Campo.

O alto curso do ribeirão é desenvolvido sobre várias unidades de metamorfitos, datadas do Arqueano ao Paleoproterozóico, pertencentes respectivamente aos supergrupos Rio das Velhas e Minas. Em seus médio e baixo cursos afloram rochas do complexo basal arqueano, na região designado de "Complexo do Bação" (Dorr II 1969). Essa unidade na área é composta por gnaisses com estruturas migmatíticas e, raramente por rochas de composição granítica mais homogêneas, pouco ou não orientadas, que cortam os migmatitos mostrando contatos intrusivos.
O Supergupo Rio das Velhas, principal fonte do ouro aluvionar da região, aflora em discordância angular sobre o embasamento cristalino, sendo na área constituído por xistos e filitos intensamente meteorizados. O Supergrupo Minas ocorre em discordância angular sobre esta última unidade, sendo formado, na base, por uma estreita faixa do Grupo Caraça (quartzitos e xistos quartzosos), na porção intermediária, pelo Grupo Itabira com suas formações Cauê (itabiritos) e Gandarela (filitos e rochas metacarbonáticas) e, no topo, por uma extensa porção de rochas do Grupo Piracicaba (filitos com intercalações de quartzitos).
A prospecção aluvionar na região do Quadrilátero Ferrífero torna-se prejudicada pela abundância de óxidos de ferro nos concentrados, podendo constituir mais que 95% deles. Mesmo nas porções do ribeirão Maracujá que estão acima do nível itabirítico (Formação Cauê), a presença de óxidos é abundante pela presença de lentes de quartzitos ferruginosos intercaladas no Grupo Piracicaba. A existência desses minerais tornou mais demorado o processo de separação dos concentrados no laboratório.
A amostragem, em seis pontos ao longo da drenagem (Figura 4), indicou a presença de topázio, comum na cabeceira, diminuindo progressivamente em direção aos outros pontos. O euclásio assim como cinábrio são acompanhantes raros do topázio na área, só encontrados nas partes altas. Isto indica que a rocha-fonte está na serra do Rodrigo Silva, não havendo novas contribuições a partir dos subafluentes. Interessante ainda observar que o topázio desaparece de todo a curta distância (±10km), devendo refletir seu esfacelamento na clivagem basi-pinacóide perfeita. O ouro é um outro mineral característico da área (Tabela 3).


Tabela 3 - Freqüências dos minerais pesados nos aluviões topazíferos do ribeirão Maracujá. 1, Almandina; 2, Anfibólio; 3, Cianita; 4, Cinábrio; 5, Estaurolita; 6, Euclásio; 7, Goethita; 8, Hematita; 9, Ilmenita; 10, Magnetita; 11, Monazita; 12, Olivina; 13, Ouro; 14, Óxido de manganês; 15, Pirita; 16, Pirita limonitizada; 17, Rutilo; 18, Topázio (imperial); 19, Turmalina; 20, Zircão.

Discussões
Os minerais pesados de interesse econômico constituem fases acessórias em rochas ígneas, metamórficas e sedimentares. Sua ocorrência e dispersão nos sedimentos varia em função das condições de intemperismo da área-fonte e dinâmica de transporte. Da maior importância, ainda, são os teores e as granulometrias originais dos minerais na fonte e, principalmente, da resistência física e química deles aos agentes naturais. Logo, a identificação das espécies presentes em certo sedimento permite não só conhecer sua(s) fonte(s), como também os diversos estágios da evolução do registro sedimentar, visto que tal evolução atua no sentido da eliminação progressiva dos tipos menos resistentes. Pettijohn (1957) apresentou uma escala de estabilidade química, destacando zircão e rutilo como as fases mais estáveis in situ (Tabela 4), desconsiderando, porém, os fatores que agem no transporte aluvionar.


Tabela 4 - Séries de estabilidade de alguns minerais pesados em função do ataque de agentes químicos em sedimentos in situ (Pettijohn, 1957).

Os dados obtidos sobre a distribuição dos minerais estudados trouxeram importantes deduções a respeito da formação dos depósitos onde se encontram. Dessa maneira, as propriedades físicas e químicas particulares do diamante, tais como dureza inigualável e alta estabilidade química (que o fazem resistir aos processos intempéricos e metamórficos), permitem que esse mineral sobreviva continuamente ao longo do registro geológico. Entretanto existe uma sistemática redução no tamanho médio dos cristais a partir de sua área-fonte, como resultado do transporte fluvial. Tal redução no tamanho, porém, é acompanhada pela melhoria gemológica dos diamantes, visto que os tipos de qualidade inferior são destruídos (Sutherland, 1982).
Assim, depósitos de diamantes economicamente viáveis podem ocorrer em locais a centenas de quilômetros desde sua área-fonte primária e o rio Jequitinhonha é um bom exemplo de tal fato. O único fornecedor do mineral para este rio é o Conglomerado Sopa, do Supergrupo Espinhaço. No entanto, tal rocha já é um "paleo" sedimento aluvionar e, provavelmente, sobreveio antes desse outros ciclos sedimentares (Chaves, 1997, Chaves et al., 1998). Ao longo do Jequitinhonha, os teores médios de diamante decrescem de 0,5-1,0ct/m3 nas cabeceiras até cerca de 0,008ct/m3 na zona de dragagem da Cia.Tejucana, quase 100km abaixo de Mendanha. Conforme mostrado no estudo, nenhum outro possível mineral cogenético sobreviveu aos múltiplos processos de erosão e sedimentação ocorridos.
Em relação ao crisoberilo, os estudos demonstraram que tal mineral, apesar de sofrer arredondamento, é muito mais resistente do que já descrito. Sua ocorrência no Médio Jequitinhonha, a dezenas de quilômetros das áreas de afloramento de rochas graníticas ácidas (Complexo Basal da região de Gouveia), onde não se conhecem pegmatitos mineralizados, faz supor que essas últimas rochas foram em grande parte erodidas preteritamente à sedimentação cenozóica. Deve ser destacado, que, nas zonas mais próximas ao Complexo Basal, tem sido encontrado euclásio (Chaves & Karfunkel, 1994), outro mineral gemológico de fonte pegmatítica, que, possuindo várias direções de clivagem perfeita, é facilmente pulverizado durante o transporte fluvial.
Ao longo dos rios Santa Cruz e Marambaia, o mesmo processo se verifica. Embora as zonas pegmatíticas mineralizadas nessa região terem sido em grande parte erodidas (Cassedanne & Baptista, 1986), o crisoberilo (e sua variedade alexandrita) ocorre em depósitos economicamente importantes em muitas áreas, pois numerosos afluentes drenaram ou drenam as suas (paleo) áreas-fontes. Essa proximidade relativa da(s) fonte(s) é corroborada pela existência comum de topázio (incolor/azul), inclusive em seixos rolados, além de outros minerais "frágeis", como xenotímio e outros fosfatos.
No conhecimento da distribuição de topázio no ribeirão Maracujá, a prospecção aluvionar mostrou-se também de grande utilidade. Na zona serrana do alto curso desse rio, ocorre sua rocha-fonte entre as formações Cercadinho e Fecho do Funil (Gandini, 1994). Os depósitos aluvionares mais ricos no mineral estão concentrados até o sopé da serra, sendo, inclusive, verificados pequenos serviços de garimpagem clandestina (as áreas são de concessão para pesquisa e/ou lavra de mineradoras de ferro). Entretanto, em espaço bastante curto, a mineralização desaparece, indicando que não existem novos aportes de topázio a partir dos afluentes.

Conclusão
O estudo procurou demonstrar que, principalmente em função de suas propriedades físico-químicas, cada mineral vai possuir a sua "taxa de dispersão" própria e que o conhecimento dessa taxa pode definir critérios para a pesquisa aluvionar. Assim, corroborando outros estudos (e.g. Chaves, 1997; Chaves et al., 1998), o diamante é registrado em locais onde inexistem rochas-fontes, o crisoberilo pode apresentar fontes longínquas e o topázio só ocorre em sítios com área-fonte próxima. A prospecção enfocando bens gemológicos em regiões onde suas ocorrências são bem conhecidas, é uma técnica de grande utilidade, não só visando determinar a distribuição espacial da mineralização, como também, em províncias minerais onde achados "casuais" são freqüentes, para ser aplicada na busca sistemática de novos depósitos. Deve-se, ainda, salientar que a mesma técnica pode também servir na cubagem dos depósitos, bastando o adensamento da malha dos pontos de amostragem de campo.

Fonte: CPRM

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