Estudos por µXRF-Sincrotron de fluidos mineralizadores detectados em minérios uraníferos, ferríferos e depósitos epitermais

Estudos por µXRF-Sincrotron de fluidos mineralizadores detectados em minérios uraníferos, ferríferos e depósitos epitermais

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RESUMO
O método de análise não-destrutivo denominado Microfluorescência de Raios X. (µSXRF, radiação Sincrotron) tem sido utilizado recentemente em laboratórios de luz Sincrotron de vários países para identificar e, em situações especiais, quantificar elementos menores, maiores e traços em inclusões fluidas. Com esse intuito, a estação de µSXRF do LNLS (Laboratório Nacional de Luz Sincrotron, Campinas) foi utilizada para desenvolver estudos composicionais de inclusões fluidas em minerais transparentes (quartzo, adulária, esmeralda, piroxênio) de diferentes jazidas minerais e minérios opacos de Ag e Fe.
Palavras-chave: Luz Sincrotron (µSXRF), inclusões fluidas, minérios.

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ABSTRACT
Synchrotron radiation micro X-ray fluorescence (SµXRF) analysis is a non-destructive method that can be used to identify, and in special cases, to quantify major, minor, and trace elements present in fluid inclusions. In spite of the relevant results, this technique has been used only in a few studies, which, moreover, are mostly focused on either synthetic or natural fluid inclusions in transparent minerals. To investigate fluid inclusions in transparent and opaque minerals, the synchrotron radiation X-ray microprobe station from the µSXRF fluorescence beamline at the LNLS-Campinas was used. This analytical method has been proven to be efficient in the chemical characterization of the fluid inclusions constituents of some transparent (quartz, adularia, emerald, etc.) and opaque minerals (pyrargyrite and hematite).
Keywords: Synchrotron (SµXRF), fluid inclusions, ore minerals.

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1. Introdução
A luz, ou radiação, Sincrotron é uma designação ampla para todos os tipos de luz originados por partículas relativísticas em trajetórias curvas. Compreende uma faixa de luz que vai do ultravioleta até os raios X moles, atingindo, em determinadas circunstâncias, os raios X duros. As radiações Sincrotron são produzidas em um equipamento que acelera partículas (elétrons) a grandes velocidades, emitindo fótons (grãos de luz). Portanto a radiação Sincrotron é uma radiação eletromagnética produzida quando os elétrons (ou pósitrons), utilizando magnetos, são forçados a mudar de direção. A radiação é um milhão de vezes mais brilhante do que as fontes convencionais e, em termos de magnitude, 11 vezes mais brilhante que a produzida pelos raios X normais. Quando o feixe de raios X irradia a amostra, origina uma interação com os constituintes atômicos da mesma a partir de três processos principais: o efeito fotoelétrico, o efeito de dispersão elástica (Rayleigh) e o efeito inelástico (Winick & Doniach, 1980; Lindgreen, 2000).
Desde a sua descoberta, em 1940, a Luz Sincrotron tem-se convertido numa excelente fonte de raios X, tendo, atualmente, grandes aplicações científicas em muitas disciplinas, incluindo as seguintes: Biologia, Medicina, Física, Engenharias e Geociências. Atualmente, os equipamentos dos aceleradores de partículas Sincrotron já se encontram em sua terceira geração.
Em geociências, a Luz Sincrotron pode ser utilizada no estudo das inclusões fluidas presentes nos minerais, através da técnica denominada Microfluorescência de raio X (µSXRF). Com esse objetivo, uma microssonda de raios X é utilizada para atingir uma resolução espacial micrométrica. Os primeiros estudos desse tipo foram desenvolvidos por Frantz et al. (1988), em inclusões fluidas sintéticas. Entretanto a maior parte dos estudos de inclusões fluidas, em minerais transparentes, foram desenvolvidos recentemente por Rankin et al. (1992), Mavrogenes et al., (1995), Philippot et al., (1998 e 2001), Vanko e Mavrogenes (1998); Hayashi e Lida (2001), Vanko et al., (2001); Menez et al., (2002) e Samson et al., (2003). No Brasil, os primeiros estudos de inclusões fluidas em minerais transparentes foram desenvolvidos por Xavier et al., (1999), Alves et al., (2000a, b) e Rios et al. (2006), na Estação de Microfluorescência de Raios X Sincrotron (µSXRF), instalada no Laboratório Nacional de Luz Sincrotron (LNLS) em Campinas, SP.
O LNLS constitui-se no único laboratório desse tipo disponível na América do Sul. A estação está equipada com um capilar cônico ultrafino, que condensa o feixe de luz branca de 0,5 mm por 0,5 mm numa área de, aproximadamente, 20 µm (Perez et al., 1999). Na linha da µSXRF do LNLS, é utilizado um feixe branco ou monocromático. Também fazem parte da mesma uma janela de berilo, para isolar o vácuo da linha, um cristal monocromador channel-cut e um conjunto de fendas motorizadas controladas por computador, para limitar o feixe de luz. Detetores por dispersão de energia Si(LI) e HPGe integram o sistema de detecção da linha de luz (Perez et al. 1999) .
Com a µSXRF, as radiações características dos elementos mais pesados são menos absorvidas, se comparadas com as dos elementos mais leves. O método é não-destrutivo e permite, em casos especiais, quantificar elementos maiores, menores e traços contidos nas inclusões fluidas. Trabalhando em condições normais de pressão e temperatura, é possível detectar elementos com números atômicos maiores que o alumínio (Vanko & Mavrogenes, 1998). Portanto, o Na (um dos principais constituintes das inclusões fluidas) não pode ser detectado por essa técnica.
A metodologia da µSXRF fornece resultados semiquantitativos de forma rápida. A análise dos dados de inclusões fluidas, utilizando a µSXRF, inclui a comparação do espectro da inclusão com respeito ao espectro do mineral hospedeiro (denominado espectro branco) e a identificação dos picos de difração de cada elemento (Figura 1).

O presente trabalho mostra os resultados obtidos dos estudos realizados em minerais transparentes (piroxênios, feldspatos, entre os quais a adulária, esmeraldas, calcita e quartzo) e, ainda, opacos (hematita e pirargirita), utilizando-se a Estação de µSXRF do LNLS de Campinas (Figuras 1 e 2).

2. Alguns exemplos minerais estudados pela µSXRF
Quartzo
Foi o mineral mais estudado, apresentando, geralmente, bons resultados em jazidas de Ag-Au epitermais, rochas graníticas e pegmatíticas. No caso de quartzo de depósitos epitermais do Macizo del Deseado, Patagônia, os resultados da µSXRF (presença de Cl, K, Ca, Fe, and Sb) são concordantes com os dados microtermométricos, confirmando a presença do sistema salino H₂O + NaCl + KCl + CaCl₂ + FeCl₂.
Piroxênios
Os resultados obtidos, nesses minerais, associados à mineralização uranífera da Jazida Cachoeira, Lagoa Real, BA, indicaram a presença de V nas soluções mineralizadoras. Os outros picos encontrados coincidem com os correspondentes ao hospedeiro (Si, Ca, Ti, Mn, Fe e Zn). Não foi identificado o pico de U, o que confirma observações petrográficas recentes (somente da jazida da Cachoeira), que sugerem ser o piroxênio imediatamente anterior ao principal evento uranífero na região (Chaves et al., 2006).
Esmeraldas
Foram obtidos excelentes resultados em inclusões maiores de 50µm da região de Nova Era (MG) (Figura 2). Os dados semiquantitativos obtidos confirmaram a presença de Cl, Ca, K, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn e As no fluido mineralizador que originou essas gemas.
Adulária
Apesar das limitações ópticas, o estudo da µSXRF, em adulárias de ambientes epitermais, evidenciou a presença de K⁺ e, provavelmente, Ba no fluido mineralizador.
Hematita e Pirargirita
Os estudos, por µSXRF, nesses minerais opacos, foram desenvolvidos utilizando uma câmera que opera no espectro da luz visível e o início do espectro de infravermelho (near infrared) (Rios et al., 2006). Nas hematitas estudadas (provenientes do Quadrilátero Ferrífero-MG), foi detectada a presença de Ca e provável Fe, Ba, Ti e K nas soluções. No caso da pirargirita (sulfeto de Ag e As), foi confirmada a presença de S, Cu e As, além de traços de Ag nas soluções presentes nas inclusões fluidas.

3. Vantagens e desvantagens da metodologia da µXRF no estudo de inclusões fluidas
Vantagens
(a) Trata-se de um método não-destrutivo, o que permite preservar a amostra para verificações futuras ou outras análises.
(b) Permite desenvolver leituras qualitativas rápidas sobre elementos presentes nas fases gasosas, líquidas e sólidas das inclusões.
(c) Possibilita comparar a composição do hospedeiro e da inclusão numa única corrida de leitura.
(d) Com a ajuda de programas especiais de computador, disponíveis na linha, é possível elaborar diagramas tridimensionais, mostrando a dispersão dos elementos dentro da inclusão
(e) A superposição dos espectros permite diferenciar os elementos que estão presentes na inclusão dos que pertencem ao mineral hospedeiro.
(f) Trata-se de uma metodologia de ponta já disponível no Brasil.
(g) Os projetos, submetidos e aprovados, contam com apoio do LNLS.
Desvantagens
(a) O estudo por µSXRF requer inclusões fluidas acima de 30µm localizadas próximas à superfície (< de 10µm). O diâmetro do feixe é de 20 µm. Portanto o estudo de inclusões menores de 20 µm, ou localizadas a profundidades maiores de 10µm, fornece resultados pouco confiáveis.
(b) A localização das inclusões fluidas é trabalhosa, já que o equipamento óptico da linha proporciona um único aumento sendo que a definição nem sempre é a melhor.
(c) Não permite desenvolver estudos quantitativos, ainda que, em condições ideais, seja possível obter resultados semiquantitativos.
(d) A utilização do software para calcular o ajuste dos dados obtidos é a parte mais demorada do processo, pois se torna indispensável dispor de tempo para identificar os picos de cada elemento.
(e) Não permite, como se referiu anteriormente, identificar o Na, elemento comum nas soluções salinas presentes nas inclusões dos minerais.
(f) Não permite estudar fases nitro-carbônicas.

(g) A metodologia não consegue determinar o estado de valência dos elementos.

4. Conclusão
A metodologia da µSXRF é uma excelente técnica já disponível no Brasil para realizar microanálises de elementos, presentes nas inclusões fluidas de minerais transparentes, e até de alguns minerais opacos, com número atômico maior que 14. Surge como uma alternativa confiável das metodologias LA-ICP-MS e PIXE, embora não atinja o grau de detecção que fornecem estas últimas metodologias. No estudo de fases sólidas, é uma boa alternativa ao MEV com EDS. Todos os tipos de minerais estudados, pertencentes aos mais variados ambientes, forneceram resultados confiáveis e permitiram complementar e confirmar as informações fornecidas pela microtermometria, sobretudo no que se refere à composição de sistemas salinos. Trata-se, portanto, de um ótimo complemento para os estudos microtermométricos de aplicação rotineira.

A intrusão diamantífera Abel Régis (Carmo do Paranaíba, MG): kimberlito ou lamproíto?

A intrusão diamantífera Abel Régis (Carmo do Paranaíba, MG): kimberlito ou lamproíto?

(The diamond-bearing Abel Régis intrusion (Carmo do Paranaíba, MG): kimberlite or lamproite?)

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Resumo
Centenas de intrusões de natureza kimberlítica ou relacionadas são conhecidas na Província Diamantífera do Alto Paranaíba, em Minas Gerais e Goiás. O pipe Abel Régis, localizado em Carmo do Paranaíba e descoberto pela De Beers na década de 1970, é um desses corpos, que tem sido, em geral, considerado como um kimberlito. Na área da intrusão, ocorrem metassedimentos neoproterozóicos do Grupo Bambuí, os quais são atravessados pelo pipe cretácico (?) de forma superficial aproximadamente circular, com cerca de 1.400 m de diâmetro. Foram distinguidas diversas fácies petrográficas no corpo, que é um dos poucos de toda a província mineral onde encontram-se preservadas feições da zona de cratera. Como o acervo de informações pré-existentes não era esclarecedor quanto à mineralogia de tal corpo, efetuaram-se também estudos com microssonda eletrônica, os quais demonstraram significativas mudanças quanto ao até então admitido. As mais importantes foram: predomínio local de Cr-espinélio sobre ilmenita entre os minerais indicadores, ilmenitas pouco magnesianas e presença abundante do K-feldspato sanidina. Essas características, somadas ao aspecto em forma de taça apresentado pelo corpo, permitem sugerir, em princípio, que a intrusão Abel Régis possa ser de natureza lamproítica.
Palavras-chave: Diamante, kimberlito, lamproíto, intrusão Abel Régis.

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Abstract
Hundreds of kimberlite or related intrusions are known in the Alto Paranaíba Diamondiferous Province, in the states of Minas Gerais and Goiás. The Abel Régis intrusion, located in Carmo do Paranaíba county is one of these bodies that was discovered in the 1970´s by De Beers, and has generally been recognized as kimberlite. Neoproterozoic metasedimentary rocks of the Bambuí Group are found in the intrusion area. These rocks are cut by the Cretaceous(?) body outcropping as a nearly circular section with 1,400 m in diameter. Distinct petrographic facies, including crater facies, can be recognized in the body. As the previous data was not informative about the mineralogical features of the intrusion, studies were also performed with electron microprobe, which indicated significant changes in relation to the allowed concepts. The most important were: the local predominance of Cr-spinel in relation to ilmenite, Mg-poor ilmenites, and an abundant presence of the K-feldspar sanidine. These characteristics, added to the cup-shaped body, point out that the Abel Régis intrusion could probably present a lamproitic affinity.
Keywords: Diamond, kimberlite, lamproite, Abel Régis intrusion.

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1. Introdução
Na atualidade, centenas de intrusões de natureza kimberlítica ou parentais são conhecidas na Província Diamantífera do Alto Paranaíba, em Minas Gerais e regiões contíguas de Goiás, especialmente na faixa NW-SE, que abrange os municípios mineiros de Monte Carmelo, Abadia dos Dourados, Coromandel, Patos de Minas e Carmo do Paranaíba. Embora depósitos diamantíferos aluvionares tenham sido descobertos no país nos primórdios do século XVIII, somente no final da década de 1960 iniciou-se a pesquisa sistemática de rochas fontes primárias pelo BRGM, órgão estatal francês de mineração. Através de sua subsidiária brasileira, a SOPEMI (mais tarde encampada pelo grupo minerador sul-africano De Beers), essa empresa identificou os primeiros pipes kimberlíticos na bacia do Rio Santo Inácio, em Coromandel, onde depósitos secundários eram lavrados desde inícios do século XX.
Na Província do Alto Paranaíba, logo dezenas de outros corpos foram identificados e pesquisados. Além disso, uma outra província diamantífera foi descoberta pela SOPEMI, cerca de 200 km a sudeste da anterior, designada de Província da Serra da Canastra. Tais pesquisas levaram à definição de alguns pipes mineralizados a baixo teor, bem como ao primeiro depósito primário no país com reservas economicamente viáveis, o kimberlito Canastra-1 (Chaves et al., 2008). A Província do Alto Paranaíba abrange uma superfície com pelo menos 30.000 km². Nesse contexto, em diversos corpos onde a mineralização foi anunciada, os seus potenciais econômicos permanecem de conhecimento exclusivo das companhias portadoras dos direitos minerários, e, assim, o relacionamento entre as intrusões com os diamantes aluvionares ainda não está perfeitamente estabelecido na região como um todo.
O "kimberlito" Abel Régis constitui um desses casos. Ele foi descoberto na década de 1970 e, do mesmo modo que a maioria das intrusões da região, foi classificado como um kimberlito (Read et al., 2004; La Terra, 2006; La Terra et al., 2006), embora esses trabalhos careçam de dados geoquímicos e/ou mineralógicos pertinentes. Informações adicionais obtidas em campo revelam ainda que o corpo tem produzido regularmente microdiamantes, amostrados com o programa de sondagens efetuado (Geólogo Ricardo Prates, inf. verbal, 2007). Através do levantamento detalhado do corpo (1:5.000), que determinou sua geologia e as fácies petrográficas típicas, bem como amostragem dos principais minerais indicadores visando a detectar aspectos mineraloquímicos em análises com microssonda eletrônica, observou-se que as pesquisas anteriores foram insatisfatórias na caracterização da tipologia da rocha, levando a uma proposta de redefinição da mesma no presente artigo.

2. Localização, breve histórico e síntese geológica
A intrusão está localizada cerca de 12 km WNW da sede da cidade de Carmo do Paranaíba, meio-oeste de Minas Gerais. O centróide aproximado do corpo está em (GPS) 349400N/7901500E, zona 23 e datum Córrego Alegre (Figura 1). Na década de 1970, quando a SOPEMI (Grupo De Beers) descobriu alguns de seus afloramentos através de rastreamento de minerais indicadores e prospecção geofísica por magnetometria, eles foram designados como Abel Régis, Sucesso-1 e Sucesso-2, admitindo-se, na ocasião, a existência de três blows independentes. O primeiro nome foi tirado do proprietário da fazenda, cuja sede localiza-se no interior da intrusão.
Novas pesquisas efetuadas pela Parimá Mineração, na década de 1990, rebatizaram tais blows como Régis-1, Régis-2 e Régis-3; os dois primeiros recentemente integrados em um só corpo (Régis) pela SAMSUL Mineração a partir de dados aerogeofísicos. Essa última etapa de pesquisas incluiu seis furos de sonda rotativa, dois deles (na porção central da intrusão) recuperando microdiamantes (MD): um com 316 m de profundidade amostrou 129 MD e outro, com 251 m, amostrou 20 MD (Geólogo Ricardo Prates, inf. verbal, 2007). Doravante, a intrusão será designada conforme sua caracterização original pela SOPEMI - "Abel Régis'.
A geologia da região compreende principalmente siltitos, argilitos e diamictitos do Grupo Bambuí, de idade neoproterozóica, nos quais a intrusão encontra-se na maior parte hospedada (Seer et al., 1989; Signorelli et al., 2003; Tuller & Silva, 2003). Sobre o Grupo Bambuí, ocorrem arenitos e conglomerados do Grupo Areado (Cretáceo Inferior) além de rochas tufáceas do Grupo Mata da Corda (Cretáceo Superior). Em termos geotectônicos, o pipe está localizado nas proximidades da margem oeste do Cráton do São Francisco (Figura 1); inexistem datações divulgadas sobre o mesmo, embora outros situados nessa província diamantífera sejam datados no Eocretáceo (Svisero et al., 1983; Pereira & Fuck, 2005).

3. Aspectos geológicos da intrusão Abel Régis

A intrusão possui forma superficial aproximadamente circular com cerca de 1.400 m de diâmetro (±140 ha de área), conforme o levantamento em escala de detalhe efetuado (Figura 2). La Terra (2006) e La Terra et al. (2006) determinaram com metodologia CSAMT (controlled-source audiomagnetotellurics) o comportamento em subsuperfície do corpo, constituindo uma das raras intrusões dessa natureza no país que já foram pesquisadas com tal detalhe, tendo seus resultados divulgados. Através de duas perfilagens N-S e uma perfilagem E-W (posição dos perfis na Figura 2), obteve-se um modelamento em duas dimensões para o pipe até cerca de 300 m de profundidade (Figura 3-A), onde se configura a aparente presença de somente um conduto vulcânico. Pela comparação das formas típicas de pipes kimberlíticos e lamproíticos (Figura 3-B e C), denota-se uma forte semelhança morfológica com o segundo tipo litológico.

Embora a maioria dos afloramentos encontre-se em adiantado estado de intemperização, foram identificadas quatro fácies petrográficas (Figura 2): (1) A fácies dominante, presente em cerca de 60% da exposição e de modo característico em suas bordas, consiste em uma brecha vulcânica compacta e pouco selecionada; (2) Localizada preferencialmente na porção centro-sul da intrusão, possuindo em torno de 30% de expressão areal, aparece uma fácies de tufos, finos até grossos, argilitizados e ricos em minerais indicadores; (3) Uma terceira fácies, de brecha grossa, é observada no bordo oeste e sudoeste do corpo, com cerca de 8% de domínio de superfície, constituindo uma zona com abundância de xenólitos crustais (principalmente quartzito e metassiltito), com blocos de material silexficado (parede da intrusão?) dispersos na superfície; (4) De ocorrência restrita a pequeno setor ao norte da intrusão (~2% de expressão areal) ocorre uma fácies de tufo acamadado, com material piroclástico (lapilli) associado.
A intrusão é uma das poucas de toda província onde ainda encontram-se preservadas feições da zona de cratera. O conduto superior de uma intrusão é de difícil preservação, por apresentar composição de material tufáceo ultrabásico que sob condições exógenas é rapidamente erodido. As crateras exibem estrutura em funil resultante de seu colapso, preenchida por sedimentos estratificados, remobilizados do próprio pipe.

4. Mineraloquímica das principais fases indicadoras
Amostragens para caracterização da mineraloquímica das mais importantes fases indicadoras do diamante foram efetuadas em três locais, duas sobre a fácies da brecha de borda e uma sobre a fácies de tufos (central), compreendendo 30 kg em cada ponto (Figura 2). Para o procedimento de coleta desses minerais, foi dada preferência aos trechos de miniravinamento sobre o corpo, onde o fator de concentração dos pesados deve chegar a pelo menos 10 vezes o da rocha, pela simples observação visual. Análises com microssonda eletrônica foram efetuadas sobre granadas, diopsídio, ilmenita e espinélio (LMA - Dep. de Física/ICEX-UFMG). No total, analisaram-se 128 grãos; em cada grão foram realizados 4 pontos de medição.
As granadas, todas identificadas do tipo piropo, foram separadas segundo distintas colorações: púrpura (29 grãos), vermelha (28 grãos) e alaranjada (21 grãos). Em geral, os dados químicos mostraram-se bastante semelhantes entre esses três tipos, não se verificando relação entre granadas de cor púrpura com maior concentração de Cr₂O₃, como recentemente Chaves et al. (2008) reconheceram no kimberlito Canastra-1 (São Roque de Minas).
As composições CaO x Cr₂O₃, para separação entre granadas de diferentes tendências químicas são apresentadas na Figura 4, onde se destaca uma população fortemente concentrada no trend G4-G5-G9 (campos mineraloquímicos conforme Grütter et al., 2004). Esses campos, em geral, caracterizam intrusões com teores desprezíveis ou inférteis em diamantes (Dawson & Stephens, 1975; Grütter et al., 2004).

Segundo Mitchell e Bergman (1991), as composições dos clinopiroxênios não servem para diferenciar claramente kimberlitos do grupo II de lamproítos. Entretanto Mitchell (1986) fornece uma tabela com duas médias de composições de diopsídios derivados de kimberlitos do grupo II, com conteúdos de CaO por volta de 25% (Tabela 1), muito diferentes das médias encontradas na intrusão Abel Régis e, por exemplo, no lamproíto "clássico" de Leucite Hills (EUA). Ressaltem-se, ainda, os conteúdos de Cr₂O₃ desse mineral na intrusão estudada, bastante elevados, seja para lamproítos, seja para kimberlitos do grupo II.
Um outro aspecto mineralógico interessante diz respeito à relativa maior abundância de Cr-espinélio (cromita) sobre ilmenita na fácies de tufos, de ocorrência incomum em kimberlitos (Mitchell, 1986). Normalmente, espinélios de kimberlitos e lamproítos seguem dois trends mineraloquímicos distintos, ambos representados nas amostras do corpo Abel Régis (Tabela 2). Cromitas associadas com diamante possuem altos conteúdos de Cr₂O₃ e MgO, respectivamente maiores do que 62% e 12% em média, além de depleção em TiO₂ (Dong & Zhou, 1980; Gurney & Moore, 1991). Dois grãos analisados do mineral revelaram tais características, sendo fortes evidências de material de manto superior, provavelmente relacionados com a presença de (micro) diamantes.
As ilmenitas de kimberlitos, em geral, possuem um característico alto conteúdo de MgO, que pode alcançar até próximo de 25% (Mitchell, 1986), enquanto as de lamproítos tendem a apresentar valores mais baixos desse óxido (Mitchell & Bergman, 1991). A média de ±7,5% reconhecida na intrusão Abel Régis, compara-se à de lamproítos australianos (Tabela 3). Em adição, observam-se, também, nessa tabela, as semelhanças notáveis dos valores de FeO e MgO do mineral em lamproítos em comparação aos dados analisados no corpo Abel Régis.
Nos três pontos amostrados, observaram-se, com relativa abundância, grãos (com até cerca de 1 mm de diâmetro) de um mineral esbranquiçado-leitoso, de forma esférica ou semi-esférica, identificado com difração de raios X como sanidina. Esse mineral, analisado posteriormente com microssonda eletrônica (ponto REG), apresentou semelhança química muito forte com espécimes descritos nos lamproítos de Leucite Hills (EUA), Kapamba (Zâmbia) e West Kimberley (Austrália) (Tabela 4).
O zircão foi observado sobretudo no ponto SUC, identificado através de análises com EDS. Apresenta-se em prismas tabulares euédricos a subédricos, de coloração incolor-amarelada, sendo que o maior cristal encontrado alcançou o notável comprimento de 0,5 cm.

5. Discussões sobre a morfologia do corpo e sua química mineral
Algumas considerações devem ser destacadas sobre a intrusão Abel Régis:

Sua forma muito alargada em superfície, com cerca de 1,4 km de diâmetro, é contrária à da grande maioria dos kimberlitos da mesma região (p. ex., Svisero et al., 1983, 1986; Pasin, 2003; Chaves, 2008; Chaves et al., 2008).

Seu curto espaço de afunilamento em subsuperfície, demonstrado pela modelagem geofísica, permite o reconhecimento de uma forma típica "de taça".

A relativa abundância de espinélio sobre ilmenita; o primeiro mineral é um indicador somente acessório na maioria dos kimberlitos.

A mineraloquímica dos indicadores, notadamente diopsídio e ilmenita, de grande semelhança com espécimes já descritos em lamproítos.

A presença do K-feldspato sanidina. Intrusões kimberlíticas são notoriamente pobres em minerais potássicos, os quais caracterizam as lamproíticas. Esses aspectos, integrados, permitem sugerir que a intrusão estudada possua uma afinidade lamproítica, embora, inibidora a tal aspecto, destaca-se a presença de granadas piropo, incomuns em lamproítos (Mitchell & Bergman, 1991).

6. Considerações finais
Embora rochas kimberlíticas sejam conhecidas no país desde a década de 1960, ainda são escassos os estudos a respeito das centenas de intrusões que ocorrem na porção sul do Cráton do São Francisco, em Minas Gerais e imediações. Na realidade, todos os corpos conhecidos até a década de 1990 eram descritos indiscriminadamente como kimberlitos. Depois da descoberta do lamproíto diamantífero de Argyle (Austrália), diversos questionamentos foram levantados e deste modo muitas das intrusões conhecidas foram reinterpretadas como kamafugitos ou mesmo lamproítos.
No presente estudo, o conjunto de informações apresentado sugere fortemente uma mudança no status da tipologia da intrusão Abel Régis, de kimberlítica para lamproítica. Os dados quanto à morfologia do pipe e seus principais aspectos mineralógicos coadunam com tal hipótese. Embora ocorram diversos afloramentos expostos na superfície, todos eles apresentam-se bastante intemperizados, prejudicando estudos geoquímicos na rocha que poderiam consolidar essa nova interpretação. Nesse sentido, está-se tentando, junto a SAMSUL Mineração, a obtenção de amostras de testemunhos de sondagem, no sentido de se efetuarem as análises pertinentes.

Crescimento de diamante CVD em substratos de silício de grande área

Crescimento de diamante CVD em substratos de silício de grande área

CVD Diamond growth in the silicon substrates of large area

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Resumo
Realizaram-se crescimentos de filmes de diamante por deposição química de vapor (CVD, do inglês Chemical Vapor Deposition) em substratos de silício (100), de grande área (80 cm²), em um reator de filamento quente (HFCVD), com taxas de crescimento superiores a 1,5 µm/h. Foi realizado o crescimento das amostras com diferentes fluxos gasosos e diferentes porcentagens de metano (CH4) em hidrogênio (H2). As amostras foram caracterizadas por microscopia óptica, eletrônica de varredura e por espectroscopia de espalhamento Raman. Tais análises acusaram a presença de diamante de alta pureza em todas as amostras.
Palavras-chave: Diamante CVD, crescimento, grandes áreas.

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Abstract
Diamond films were grown through Chemical Vapor Deposition (CVD) in silicon substrates (100) of large area (80 cm²), in a hot filament chemical vapor deposition (HFCVD), with growth rates over 1,5 µm/h. The growth of samples was made with different gaseous fluxes and different methane percentages (CH4) in hydrogen (H2). The samples were analyzed through optical microscopy, Scanning Electron Microscopy and Raman spectroscopy scattering. Such analyzes showed the presence of a high purity diamond in all samples.
Keywords: CVD diamond, growth, large area.

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1. Introdução
O maior interesse no desenvolvimento da tecnologia de crescimento de diamantes em grandes áreas é que ela parece ser uma resposta a um dos limites à utilização do diamante como material de engenharia. Seu desenvolvimento acabaria por reduzir custos. Ao promover o crescimento em grandes áreas, o diamante poderia ser fracionado, permitindo sua utilização a um custo menor nas aplicações já estabelecidas, principalmente como ferramentas de corte e abrasão de materiais não ferrosos, além de possibilitar novas aplicações, como janelas ópticas e dissipadores de calor (Brown, 1996).
A dificuldade no crescimento de filmes de diamante CVD em grandes superfícies está no controle da tensão, devido a diversos fatores:
Tensão Térmica
É a tensão provocada pela variação temporal e espacial da temperatura no crescimento e resfriamento da amostra e do substrato.
Durante o crescimento do filme de diamante pela técnica CVD, o substrato atinge temperaturas próximas aos 1000ºC. Quando o fluxo de metano é interrompido, juntamente com o desligamento da fonte de tensão, indicando o final do processo de crescimento, após o período previamente definido, a câmara de reação passa por um processo de esfriamento desde a temperatura mais alta até a temperatura ambiente, geralmente entre 20° e 30°C.
O substrato e o filme de diamante, por apresentarem coeficientes de dilatação térmica diferentes nesses intervalos de temperatura, não se contraem da mesma forma. O resultado disso é o aparecimento de uma tensão biaxial no filme, chamada de tensão térmica.
A interface substrato-diamante, quando se utiliza o silício como substrato, devido às suas características estruturais, não apresenta deformação plástica a uma tensão aplicada (Nakamura, 1997, Pauleau, 2001, Gunnars, 1997).
Tensão Extrínseca
É provocada pela existência de formas amorfas de carbono e de grafite no seio do diamante CVD crescido.
A presença dessas impurezas faz com que apareçam, na rede cristalina, forças de interação entre os átomos que a constituem.
Tensão Intrínseca
Esse tipo de tensão está relacionado com aspectos da microestrutura do filme, tais como morfologia, textura e tamanho de grão (Moro, 2007). Nota-se que a tensão está associada, principalmente, aos defeitos dessa microestrutura. Chama-se defeito cristalino (Callister, 2002), ou, simplesmente, defeito, uma irregularidade, que pode ser unidimensional ou bidimensional, na rede cristalina. Os defeitos bidimensionais, conhecidos como interfaciais, separam as regiões do material que possuem orientações cristalográficas diferentes e são os maiores responsáveis pela tensão intrínseca.
A caracterização por espectroscopia de espalhamento Raman permite avaliar a tensão sofrida pelo filme. A técnica é fundamentada na idéia de que, se o pico de espalhamento Raman do filme crescido estiver deslocado, em relação ao pico do diamante natural, então os cristais do diamante estarão, elasticamente, distorcidos, devido ao efeito das tensões. Por exemplo, um deslocamento de 2,9 cm^-1, em relação ao pico do diamante natural, corresponde a uma tensão de 1 GPa (Azevedo, 2004).
Uma das adaptações de modelos encontrados na literatura (Pauleau, 2001) é a utilização do modelo de Hoffman desenvolvido para filmes policristalinos. Nesse modelo, a deformação elástica também é responsável pelas tensões intrínsecas observadas.
Na verdade, os problemas referentes à tensão sofrida por uma amostra ocorrem em quaisquer crescimentos de diamante CVD. O fato de se ter uma grande região de crescimento exige cuidados maiores no controle dessas variáveis de crescimento. De modo análogo, outro problema desse tipo de crescimento está na análise da amostra. É fundamental a preocupação de se verificar a uniformidade da amostra obtida (Yu, 1999).

2. Materiais e métodos
Equipamentos
O crescimento das amostras foi realizado no Laboratório de Diamante e Materiais Relacionados da Universidade São Francisco. O sistema do reator utilizado está detalhado em um trabalho anterior do Grupo de Pesquisa de Diamantes e Materiais Relacionados (Amorim, 2004).
Contudo uma importante alteração no reator foi realizada, visando à diminuição do gradiente de temperatura no substrato. Anteriormente o porta-substrato realizava um movimento circular e uniforme. Depois, foi acoplado um sistema que fez com que o porta-substrato realizasse um movimento harmônico simples linear. O movimento do porta-substrato foi obtido através de um dispositivo acoplado, acionado por um motor de corrente contínua com alimentação de 0 a 24 V, conectado a um redutor de velocidades. Com a montagem realizada, foi possível a obtenção de velocidades de translação de 0,14 cm/s até 1,4 cm/s, variando-se a tensão aplicada no motor entre 4,5 V e 24 V.
Preparação dos substratos
Na preparação dos substratos de silício (100), de área de 80 cm² e espessura de 600µm, foi utilizado pó de diamante, de grãos de 0,25µm em suspensão em n-hexano PA-ACS, agitados por ultra-som durante 30 minutos, com decantação do pó de diamante por 1 minuto após a paralisação do banho de ultra-som (Fujiy, 2007). Procedida à retirada do substrato da suspensão e secagem ao ar, promoveu-se a remoção do excesso de pó de diamante em banho ultra-sônico por 30 minutos, utilizando-se novamente o mesmo dispersante.
Em seguida, foi medida a espessura do substrato em cada um dos pontos a serem estudados. Os pontos foram escolhidos, visando a observar a uniformidade do crescimento do filme. A Figura 1 mostra um desenho esquemático do substrato localizando os pontos escolhidos.

Condições de Crescimento
Duas séries de crescimentos foram realizadas. As condições de crescimento, comuns às duas séries, são mostradas na Tabela 1.

Os fluxos gasosos, na primeira série de crescimentos, que é caracterizada por aproximadamente 1% de gás metano na mistura gasosa, são mostrados na Tabela 2.

Os fluxos gasosos utilizados na segunda série de crescimentos, utilizando, aproximadamente, 2% de gás metano na mistura gasosa, são mostrados na Tabela 3.

Nas amostras da série II-D, não pôde ser utilizado o fluxo de 16,0 sccm previsto, uma vez que o limite da aparelhagem era de 14,6 sccm.
Os intervalos de tempo de crescimentos variaram de 5 a 8 horas.
Caracterizações
A identificação da morfologia dos filmes de diamante obtidos foi feita por microscopia óptica (MO) e por microscopia eletrônica de varredura (MEV).
O filme de diamante CVD também foi caracterizado quanto a sua pureza por espectroscopia de espalhamento Raman. A radiação espalhada pelo diamante foi revelada por um pico estreito de deslocamento em torno de 1332 cm^-1 (Lee, 1999, Kazuhisa, 2003).
Logo depois que as amostras foram retiradas do reator, foram feitas as análises por microscopia óptica, a fim de se verificar a cobertura de toda área útil do substrato.
As análises por espectroscopia de espalhamento Raman foram realizadas no equipamento MicroRaman, Sistema 2000 da Renishaw, e as micrografias eletrônicas de varredura foram obtidas no equipamento SEM JEOL JSM-5900LV, ambos do Laboratório Associado de Sensores e Materiais do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (LAS/INPE) de São José dos Campos-SP.
As amostras foram identificadas e caracterizadas, utilizando uma metodologia similar à de Yu et al. (1999). Foram tomados dez pontos distantes 5 mm um do outro, em duas direções, uma perpendicular à direção dos filamentos (X) e a outra paralela (Y). O desenho esquemático da Figura 2 exemplifica os pontos tomados para análise.

Verificada a pureza do filme de cada uma das amostras, as espessuras dos filmes de diamante CVD foram medidas, nos mesmos pontos escolhidos no início do processo, mostrados na Figura 1. A partir desses dados e dos tempos de crescimento, foi possível calcular a taxa de crescimento em cada ponto.

3. Resultados
Microscopias ópticas e eletrônicas de varredura
As análises por microscopia óptica sugeriram a presença de diamante cobrindo os substratos em todas as amostras. Esse tipo de procedimento é utilizado como uma avaliação preliminar da amostra, objetivando o prosseguimento das análises dos crescimentos. A Figura 3 apresenta uma micrografia típica obtida para essa análise.

A partir das análises por microscopia eletrônica de varredura, verificaram-se a morfologia e a uniformidade dos filmes de diamante CVD.
As Figuras 4 e 5 apresentam as micrografias típicas obtidas na microscopia eletrônica de varredura na borda e no centro das amostras crescidas com baixo fluxo e 1% de metano na mistura gasosa.

As Figuras 6 e 7 apresentam as micrografias típicas obtidas na microscopia eletrônica de varredura na borda e no centro das amostras crescidas com alto fluxo e 14,6 sccm de metano na mistura gasosa.

As micrografias de microscopia eletrônica de varredura mostraram uma nítida diferença de qualidade morfológica nos filmes obtidos. As amostras crescidas utilizando-se um maior fluxo absoluto de CH₄ (8, 12 e 14,6 sccm) apresentaram cristais menores.
Espectroscopia de espalhamento Raman
Em seguida, são apresentados os gráficos dos espectros de espalhamento Raman das amostras crescidas segundo as condições de crescimento nas Tabelas 1, 2 e 3. Os gráficos apresentados, nas Figuras de 8 a 12, são de alguns dos espectros obtidos nas posições da Figura 2. A linha do gráfico identificada como B Y refere-se ao espectro do último ponto na direção chamada de Y, B-X refere-se ao espectro do último ponto na direção chamada de X e C refere-se ao espectro do ponto central da amostra.

Todas as amostras apresentam o pico característico do diamante centrado em 1332,0 cm^-1, atestando o crescimento de filmes de diamante. Observando-se as Figuras de 8 a 12, nota-se que os filmes de diamante CVD da série I apresentaram menor quantidade de formas amorfas de carbono do que os da série II. Nas Figuras, essas formas são identificadas pela presença de bandas na região entre 1450 cm^-1 e 1600 cm^-1.
Os valores médios dos picos Raman obtidos nos pontos da Figura 2, das amostras em que a presença de carbono amorfo foi menor, são apresentados na Tabela 4. O deslocamento da linha Raman é calculado entre o pico obtido e o pico de uma amostra de diamante natural (1332,3 cm^-1).

Os resultados acusam a presença de uma tensão compressiva. Além disso, é possível perceber, analisando os dados da Tabela 4, um comportamento diferenciado das tensões residuais nas direções X e Y. Nas amostras da série I, observa-se que os deslocamentos dos picos foram maiores, em média, na direção Y, se comparados com os da direção X. Esse resultado mostra que tensões diferenciadas surgiram nas direções paralela e perpendicular ao movimento longitudinal, ao qual foi submetido o substrato, ou seja, a tensão é maior na direção do movimento do porta-substrato.
As taxas de crescimento calculadas a partir das espessuras medidas nos pontos da Figura 1 são mostradas na Tabela 5.

4. Conclusões
Foi observado crescimento de diamante ao longo de substratos circulares de silício (100), com diâmetro de 100 mm. As micrografias obtidas a partir das imagens observadas no microscópio eletrônico de varredura, bem como os picos obtidos nos gráficos construídos a partir das análises de espectroscopia de espalhamento Raman, próximos do pico do diamante natural, confirmam a presença de diamante em todas as amostras.
Os crescimentos que apresentaram filmes de melhor cristalinidade e maior tamanho de grão foram os que utilizaram a mistura precursora gasosa com, aproximadamente, 1% de metano em hidrogênio.
As formas de carbono amorfo prevalecem em relação ao diamante nas amostras crescidas com maior fluxo absoluto de metano. Fluxos abaixo de 6,0 sccm de metano em hidrogênio mostraram-se ideais para a obtenção de filmes de boa pureza, nas condições de crescimento utilizadas. Esse resultado poderá nortear os futuros crescimentos de diamante CVD em reatores de filamento quente, utilizando-se substratos planos de grande área.
A movimentação longitudinal do porta-substrato, buscando a redução da tensão no filme de diamante ao longo do substrato, mostrou-se um ensaio pertinente. Esse fato tem importância do ponto de vista econômico das aplicações. Se for conseguida uma melhor uniformidade, uma barreira da deposição do diamante CVD pela técnica de filamento quente terá sido vencida.
As tensões que surgem no crescimento de diamante em grande área limitam a espessura do filme, já que podem causar o rompimento do substrato. Estudos visando à minimização de tensões térmicas, intrínsecas e extrínsecas, deverão ser realizados para obtenção de espessuras mais viáveis do ponto de vista comercial do diamante.

Diamantes do rio Borrachudo, bacia do São Francisco (Tiros, MG): aspectos morfológicos e de dissolução.

Diamantes do rio Borrachudo, bacia do São Francisco (Tiros, MG): aspectos morfológicos e de dissolução.
Uma população representativa de diamantes do rio Borrachudo (114 cristais) é pela primeira vez descrita quanto às suas características físicas, envolvendo peso, morfologia, figuras de dissolução e abrasão. A maioria das amostras possui peso reduzido (~51% inferior a 0,30 ct) e apenas ~3,5% acima de 3,0 ct. No entanto, em relação ao peso total, ~47% concentra-se na faixa de peso acima de 3 ct, sendo observados, ainda, diamantes com dezenas de quilates. As formas cristalográficas mais comuns são oriundas da dissolução da forma original octaédrica, embora formas irregulares como chips e flats também ocorram. Os diamantes apresentam diferenciações quanto às suas formas em relação às faixas de peso; os com até 0,30 ct mostram-se em formas variadas; entre 0,31 a 1 ct ocorrem formas octaédricas e suas descendentes; e, nas amostras maiores que 1 ct, predominam os chips e flats. O habitus geral dos cristais, identificado pelas formas tetraedróides finais, chips e flats, juntamente com as figuras de dissolução, indicam que os diamantes sofreram uma forte dissolução no ambiente magmático. No estágio final do processo, são, ainda, observadas figuras de corrosão como hillocks residuais e buracos. O estudo da abrasão fluvial indica que o transporte não foi expressivo para causar desgaste mecânico, logo cerca de 97% não apresenta sinais abrasivos. Este fato sugere uma fonte proximal para a maioria desses diamantes.

Kimberlito vargem-1 (Coromandel, MG): bulk sample confirma mineralização diamantífera

Kimberlito vargem-1 (Coromandel, MG): bulk sample confirma mineralização diamantífera

Vargem-1 kimberlite: bulk-sample confirms the diamond mineralization

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RESUMO
O kimberlito Vargem-1, a sudeste de Coromandel (MG), ocorre sob o leito e margens do Rio Santo Inácio, o qual possui depósitos aluvionares lavrados desde longa data. Entretanto, a presença de diamantes na intrusão foi sempre questionada, pois teria uma química mineral desfavorável à mineralização. Agora, amostragem de grande volume, em execução por firma mineradora, revelou a presença de diamantes, com pesos inferiores a 1 ct, em um dos poços pesquisados. Esse fato "abre" nova perspectiva exploratória em dezenas de intrusões já identificadas em tal região.
Palavras-chave: Kimberlito Vargem-1, Coromandel, diamante.

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ABSTRACT
The kimberlite Vargem-1, southeast of Coromandel (MG), occurs under the bed and banks of the Santo Inácio River, which has alluvial deposits mined for many years. However, the presence of diamonds in the intrusion was always questioned, which would have an adverse mineral chemistry to diamond mineralization. Now, bulk sampling running for a mining company, revealed the presence of diamonds, weighing less than 1 ct in one of the pits. This fact "opens" new exploratory perspective in dozens of intrusions already identified in such region.
Keywords: Vargem-1 Kimberlite, Coromandel town, diamond.

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1. Introdução
O kimberlito Vargem-1 reveste-se de maior importância por constituir o primeiro corpo desse tipo inequivocamente identificado em Minas Gerais (1969), por meio de análises químicas de minerais separados do seu solo de alteração (Svisero et al., 1977). Uma parte da intrusão aflora sob o aluvião rico em diamantes do rio Santo Inácio, afluente do rio Paranaíba, a sudeste de Coromandel (Figura 1-A). Como os cascalhos desse rio são mineralizados a teores compensatórios, com o encontro periódico de grandes diamantes, permaneceu sempre a dúvida se o kimberlito seria ou não diamantífero e, logo, um dos responsáveis pelo espalhamento da mineralização no meio secundário, embora as empresas que antes o pesquisaram tivessem-no considerado estéril. Agora, amostragem bulk revelou o contrário.

2. O kimberlito Vargem-1
A intrusão, datada em 80,3 Ma, compõe um cluster com, pelo menos, outros dois ou três corpos próximos (Svisero et al., 1986, 2005). Para esses autores, sua forma superficial, com cerca de 1,8 ha, é triangular e voltada para sul, hospedando-se em siltitos do Grupo Bambuí, onde, no contato dessa encaixante, desenvolvem-se, localmente, grandes blocos, quase maciços, de silexito. Nas cavas de pesquisa, abertas no yellowground do corpo, observam-se, em meio à massa argilosa, restos de minerais originais, em "manchas" serpentinizadas, consideradas por Svisero et al. (1986) como resultantes da alteração de antigos megacristais de olivina forsterita.
No presente (Figura 1-B), seis poços de pesquisa estão sendo abertos pela GAR Mineração, cada um com cerca de 100 m³ cada, atravessando o corpo longitudinalmente. O material aluvionar foi previamente removido, juntamente com o topo mais alterado do corpo, para se evitar possível contaminação. A bulk sample pretende amostrar próximo de 2.000 toneladas de material rochoso, suficientes para definir teores e reservas do corpo. Os diamantes recuperados têm peso inferior a 1 ct.

3. Química dos principais minerais indicadores
Estudos mineralógicos prévios são devidos a Svisero et al. (1977) e Esperança et al. (1995), a partir de material rochoso alterado da borda da intrusão. Os piropos, analisados com microssonda eletrônica, foram classificados como do tipo G-9, de pouca representatividade em intrusões férteis na África do Sul e Rússia (Figura 1-C). Agora, separou-se do material recuperado, em uma das cavas de bulk sample (a que produziu diamantes), grande quantidade de minerais pesados para novos estudos. As análises em granadas confirmaram os dados anteriores que indicam larga predominância de piropos G5 e G9 sobre os G10 (conforme classificação e limites de Grütter et al., 2004), os quais caracterizam corpos de alto potencial diamantífero. Estudos sobre outros indicadores encontram-se em andamento.

4. Conclusão
A constatação de que o kimberlito Vargem-1 é diamantífero, mesmo que os teores encontrados resultem em antieconômicos, permite comprovar que não apenas esse, mas, inclusive, a maioria dos corpos da região foram pesquisados insuficientemente. Isto já havia sido demonstrado no caso do kimberlito Canastra -1, pesquisado preliminarmente em 1974, mas somente com uma nova campanha exploratória, em 1991, foram identificados teores economicamente viáveis (Chaves et al., 2008). Tal fato "abre" a perspectiva de exploração de dezenas de outras intrusões de natureza semelhante na região.