QUÍMICA MINERAL
6.1 – CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Para os estudos de química mineral foram selecionadas 5 amostras: duas de granada xistos (MPV-01 e MT3) e três de granada anfibolitos (MPV-02, D4 e SPD-08). Para a amostra SPD-08, além dos dados obtidos nesse estudo, foram utilizados também os dados de microssonda obtidos no trabalho de Fonseca (2013).
Foram realizadas análises pontuais nos seguinte minerais: granada; anfibólios; plagioclásio; biotita e opacos. Especificamente para os porfiroblastos de granada realizaram-se perfis composicionais através da análise pontual entre borda, região intermediária e núcleo dos cristais. Diferenças químicas entre centro e borda de granada podem fornecer informações importantes, como por exemplo, se o metamorfismo foi progressivo ou regressivo em direção à borda dos cristais. Outra análise que pode ser realizada é quando estas composições são plotadas como isolinhas (isopleths) de composição nas pseudosseções. As diferenças químicas entre centro e borda de grão, permitem traçar o caminho do metamorfismo que a rocha seguiu durante o crescimento destes porfiroblastos, ou seja, a trajetória P-T-t.
Para informações sobre a metodologia utilizada, vide tópico 1.5.5.
6.2 – GRANADA
Os estudos de química mineral foram realizados perfis composicionais em granada através da análise pontual, via WDS, de borda, porção intermediária e núcleo dos porfiroblastos, no intuito de detectar possíveis variações composicionais entre estes domínios. No total, foram analisados 93 pontos em granada (incluindo os dados de Fonseca 2013), distribuídos em 13 campos de 5 amostras (lâminas delgadas).
Nas tabelas do Apêndice I encontram-se organizados os resultados das análises de química mineral para os perfis de granada e suas respectivas fórmulas estruturais. Os cátions das fórmulas estruturais foram calculados na base de 12 oxigênios e considerou-se todo o Fe como sendo Fe2+.
6.2.1 – Granada xistos
Para os granada xistos foram realizadas análises pontuais em cinco campos de granada, dois campos da amostra MT3 e três campos da amostra MPV-01, totalizando 48 pontos.
De uma maneira geral, os porfiroblastos de granada possuem composição química predominantemente almandínica, com valores médios de 71,5%, com conteúdos menores dos membros piropo (18,70%), grossularita (7,0%) e espessartita (2,8%). Os valores de MgO, CaO, MnO e FeO variam consideravelmente entre os domínios de borda, porção intermediária e núcleo dos porfiroblastos, entretanto, os valores de Al2O3 são praticamente constantes com valores em
torno de 21,5% para todos os pontos analisados (Anexo I).
Na figura 6.1 estão representados perfis composicionais de MgO, CaO e MnO para os 5 porfiroblastos de granada analisados. A direita de cada perfil têm-se fotomicrografias dos cristais indicando os pontos de análise, que estão em vermelho. Nos gráficos de perfis composicionais, no eixo das abcissas estão representados os pontos de análise e no eixo das ordenadas o número de cátions por fórmula.
Os perfis A e E (MPV-01 e MT3) apresentam composições de Ca, Mg e Mn praticamente homogêneas, entre núcleo e porção intermediária, se comparados aos demais perfis B, C e D (MPV-01 e MT3) que exibem um zonamento composicional bem pronunciado. Entretanto, em todos os perfis podem ser observadas variações composicionais, mesmo que pequenas, que fornecem informações importantes sobre o metamorfismo sofrido por estes xistos.
Do núcleo em direção a porção intermediária dos porfiroblastos é possível observar aumento no conteúdo de Mg, sendo este aumento leve nos perfis A e E, e mais pronunciado nos perfis B, C e D. Da porção intermediária em direção as bordas o Mg tendem a diminuir, isto pode ser observado nos perfis A, B, C e E.
Decréscimo nas porcentagens de Ca e Mn do núcleo em direção a borda dos cristais podem ser observados nos perfis B, C e D. No perfil A, a diminuição do Mn ocorre do núcleo em direção a porção intermediária, e entre a porção intermediária e borda (entre os pontos 24 e 25; 32 e 33) há um discreto acréscimo deste elemento. No perfil E também há um aumento incipiente do conteúdo de Mn em direção a borda.
Um acréscimo de Mg associado a um decréscimo de Ca e Mn do núcleo em direção a porção intermediária dos porfiroblastos pode indicar que a blastese deste domínio deu-se em condições de metamorfismo progressivo, em temperaturas crescentes. Entretanto, a queda brusca dos conteúdos de Mg da porção intermediaria em direção a borda que está em contato com a matriz, associada a um discreto aumento nos conteúdos de Mn (ver perfis A e E), podem indicar que as bordas se formaram em temperaturas menores que o núcleo + porção intermediária, provavelmente, durante um evento de metamorfismo regressivo. Está hipótese é corroborada devido à presença de clorita retrometamórfica substituindo biotita que está em contato borda de granada, descrito no capítulo 5 – Descrição Petrográfica.
Figura 6.1: Perfis composicionais em granadas de amostras de granada xistos (MPV-01 e MT3). Os perfis (A), (B) e (C) pertencem à amostra MPV-01, enquanto que os perfis (D) e (E) são relativos à amostra MT3. Ao lado de cada perfil têm-se fotomicrografias de porfiroblastos de granada indicando os pontos onde foram realizadas análises composicionais.
6.2.2 – Granada Anfibolitos
Nos granada anfibolitos realizaram-se oito perfis composicionais em sete campos das amostras, sendo um perfil na amostra SPD-08, dois na amostra MPV-02 e cinco na amostra D4, num total de 45 pontos, entre borda, porção intermediária e núcleo dos cristais. Os dados de química mineral para granada, referente à amostra SPD-08, foram retirados do trabalho de Fonseca (2013). Todos os dados obtidos estão organizados em tabelas no Apêndice I.
De uma maneira geral, os porfiroblastos de granada são ricos em ferro e alumínio, com porcentagens menores de Mg, Mn e Ca, podendo estes três últimos apresentar variações significativas entre as amostras. Os valores médios destes elementos para as amostras D4, MPV- 02 e SPD-08 são respectivamente: 26,43%, 30,26 e 30,84 % de FeO; 22,7%, 21,31%, e 21,52% de Al2O3; 10,62%, 5,21% e 6,12% de CaO; 3,24%, 3,46% e 3,38% para MgO; 1,48%, 2,19% e
1,34% de MnO. Pode-se observar que a amostra de granada anfibolito D4 é a mais rica em CaO e a mais pobre em FeO que as demais. Os maiores teores de MnO observados são pertencentes à amostra MPV-02.
Apesar das variações significativas nos elementos Ca, Fe e Mn entre as amostras, de uma maneira geral, as granadas são almandínicas e apresentam porcentagens menores dos membros grossularita, piropo e espessartita, decrescentes nesta ordem (Apêndice I). Valores médios para os membros finais para as amostras D4, MPV-02 e SPD-08 são respectivamente: 55,84%, 66,80 e 66,99% para a molécula almandina; 28,75%, 14,72% e 17,01% para grossularita; 12,19%, 13,60% e 13,07% para piropo; e 3,18%, 4,88% e 2,94% para o membro espessartita.
A figura 6.2 exibe cinco gráficos de perfis composicionais de porfiroblastos de granada das amostras de granada anfibolitos D4, MPV-02 e SPD-08. Estes perfis mostram as variações composicionais entre os domínios de borda, porção intermediária e núcleo dos porfiroblastos. A direita de cada gráfico está a fotomicrografia do cristal analisado, assim como os pontos de análise, que estão em vermelho. Nos gráficos, o eixo das abcissas representa os pontos de análise e o eixo das ordenadas o número de cátions por fórmula.
Para os perfis A e B (amostra MPV-02), os valores de Mn são praticamente homogêneos entre os domínios de núcleo, porção intermediária e borda dos cristais. No entanto, em uma das bordas dos cristais, há um acréscimo de Mn da porção intermediária em direção a borda. Este acréscimo Mn na borda parece estar relacionado à brusca queda nos conteúdos de Mg neste domínio, o que pode sugerir que na passagem do domínio intermediário para a borda, os cristais cresceram em condições de temperaturas decrescentes, provavelmente, durante um evento de metamorfismo regressivo.
Figura 6.2: Perfis composicionais em granadas de amostras de granada anfibolitos (MPV-02, D4 e SPD- 08). Os perfis (A), (B) pertencem à amostra MPV-02, os perfis (C) e (D) são relativos à amostra D4 e o perfil (E) é referente à amostra SPD-08. Ao lado de cada perfil têm-se fotomicrografias de porfiroblastos de granada indicando os pontos onde foram realizadas análises composicionais. A fotomicrografia referente ao perfil (E) foi extraída do trabalho de Fonseca (2013).
Para a amostra D4 (perfis C e D), as porcentagens de Mg e Mn podem ser consideradas homogêneas, comparando-se os domínios (núcleo, porção intermediária e borda). Apesar de existirem discretas variações composicionais entre estes domínios, não foi possível definir um padrão de acréscimo ou decréscimo destes elementos, visto que estas pequenas variações oscilam ao longo dos perfis analisados (Apêndice I). O cálcio exibe um leve acréscimo em direção a borda dos porfiroblastos, entretanto, este aumento pode estar correlacionado, ao fato dos cristais analisados, estarem envoltos por simplectitos de plagioclásio, o que pode ter prejudicado as trocas catiônicas entre Fe e Mg.
O perfil E (amostra SPD-08) apresenta valores de Mg e Mn praticamente homogêneos, as variações mais significativas ocorrem com o cálcio. Pode-se observar diminuição dos conteúdos de Mn e Ca, aliado a um acréscimo de Mg do centro para a borda do porfiroblasto, o que indica que as bordas dos mesmos cresceram em temperaturas maiores que o núcleo, e que a granada, portanto, cresceu durante um evento de metamorfismo progressivo.
6.3 – ANFIBÓLIOS
Para a determinação dos clinoanfibólios e ortoanfibólios presentes nas amostras, realizaram análises pontuais em lâminas delgadas das amostras de granada xistos (MPV – 01 e MT3) e de granada anfibolitos (MPV – 02, D4 e SPD-08), num total de 117 análises pontuais.
A classificação dos anfibólios foi baseada na nomenclatura de anfibólios proposta por Leake et al. (1997). Os cátions da fórmula estrutural foram calculados na base de 23 oxigênios. Usou-se a normalização em 15 cátions, que exclui Na e K da soma.
Os dados obtidos encontram-se organizados no Apêndice I.
6.3.1 – Ortoanfibólios Ferromagnesianos
Foram realizadas, no total, 27 análises pontuais em ortoanfibólios presentes nos granada xistos, sendo 16 pontos na lâmina MPV-01 e 11 pontos na MT3.
De uma maneira geral, os ortoanfibólios presentes nos granada xistos pertencem à série isomórfica antofilita-gedrita, como podem ser observados nos diagramas da figura 6.3.
Os ortoanfibólios dos granada xistos (MPV-01 e MT3) são em grande maioria cristais de gedrita, porém, alguns cristais de antofilita ocorrem, como pode ser visto no diagrama da figura 6.3. Os valores das razões de [Mg/ (Mg+Fe2+)] nos cristais de gedrita e antofilita são maiores que
0,5 para todos os pontos analisados e estão entre 0,55 – 0,62 para a amostra MPV-01 e entre 0,53 – 0,60 para a amostra MT3. Quando os valores de Si na fórmula são maiores que 7, têm-se antofilita, e quando menores, a gedrita.
A composição química média para os cristais ortoanfibólios (antofilita e gedrita) da amostra MPV-01 é de 47,18% para SiO, de 20,45% para FeO, de 15,39% para MgO , de12,19%
os valores são 45,20% para SiO2, de 21,13% para FeO, de 14,40% para MgO, de 14,37% para
Al2O3, de 1,43% para Na2O, de 0,41% para CaO e de 0,22% para MnO.
Figura 6.3: Diagrama de Leake et al. (1997) para ortoanfibólios presente em granada xistos. 6.3.2 – Clinoanfibólios Ferromagnesianos
Foram realizadas, no total, 10 análises pontuais em clinoanfibólios ferromagnesianos presentes nos granada anfibolitos, sendo 7 pontos na amostra MPV-02 e 3 pontos na SPD-08.
De modo geral, os anfibólios pertencem à série isomórfica da cummingtonita-grunerita, como pode ser visto no diagrama da figura 6.4. Os anfibólios do granada anfibolito MPV-02 foram classificados como cummingtonita, apresentando razões de [Mg/ (Mg+Fe2+)] maiores que
0,50, enquanto que, as razões de [Mg/ (Mg+Fe2+)] para os anfibólios do granada anfibolito SPD-
08 são menores que 0,50 e os mesmos são classificados como grunerita.
Os valores das razões de [Mg/ (Mg+Fe2+)] para cummingtonita estão entre 0,52 – 0,58,
enquanto que para a grunerita, entre 0,42 – 0,43 (Apêndice I).Os teores médios para os cristais de cummingtonita são de 54,24 % para SiO2, de 24,35% para FeO, de 16,79% para MgO , de 1,22%
para Al2O3, de 0,95% para CaO e de 0,38% para MnO, enquanto que, para a grunerita são de
51,11% para SiO2, de 29,99% para FeO, de 12,38 % para MgO, de 1,93% para Al2O3 , de 1,66%
para CaO, de 0,33% para MnO e de 0,23% para Na2O.
6.3.3 – Clinoanfibólios Cálcicos
Para a determinação dos clinoanfibólios cálcicos foram realizadas 80 análises composicionais (Apêndice I) em três lâminas de granada anfibolitos (MPV-02, D4 e SPD-08), sendo 48 pontos na amostra MPV-02, 18 pontos na amostra D4 e 14 pontos na amostra SPD-08 (5 pontos obtidos a partir deste trabalho e 9 pontos retirados do trabalho de Fonseca (2013)).
Figura 6.4: Diagrama de Leake et al. (1997) para clinoanfibólios ferromagnesianos presentes em granada anfibolitos (amostras MPV-02 e SPD-08).
Os clinoanfibólios presentes nos granada anfibolitos (MPV-02) foram classificados, em sua grande maioria, como magnésiohornblenda e hornblenda tschermakita, apesar da existência de duas análises que plotam dentro do campo da ferrotschermakita, como pode ser visto no diagrama da figura 6.5.
Figura 6.5: Diagrama de Leake et al. (1997) para clinoanfibólios cálcicos de granada anfibolitos (MPV-02, D4 e SPD-08).
Composições médias para estes anfibólios (MPV-02) são de: 44,85% SiO2; 13,78%
0,50 (ver figura 6.5) e somente dois pontos analisados, referentes à ferrotschermakita, apresentam razões abaixo deste valor.
O clinoanfibólio da amostra SPD-08 foi classificado como magnésiohornblenda e apresenta valores da razão [Mg/ (Mg+Fe2+)] entre 0,52 – 0,62, como pode ser observado na figura
6.5. Teores médios obtidos para os cristais analisados são de: 45,43% de SiO2; 10,59% de Al2O3;
20,22% de FeO; 8,92% MgO; 10,63% de CaO; 1,34% de Na2O; 0,09% de K20 e 0,19% de MnO.
Nos granada anfibolitos da amostra D4 foram identificados 3 tipos de clinoanfibólios, diferenciáveis quimicamente a partir da soma dos cátions de Na e K que ocupam o sítio estrutural A. Quando a soma destes cátions é menor que 0,50 (Na+K< 0,50), têm-se a hornblenda ferrotschermakita (Figura 6.5), se o valor é maior ou igual a 0,50 (Na+K ≥ 0,50), têm-se pargasita ou ferro-pargasita (Figura 6.6).
Os valores para a razão de [Mg/ (Mg+Fe2+)] para a hornblenda tschermakita estão entre
0,46 – 0,50, e a composição química média das análises pontuais são de aproximadamente: 41,96% de SiO2; 13,49% de Al2O3; 19,53% de FeO; 8,09% MgO; 11,63% de CaO; 1,65% de
Na2O; 0,88% de K2O;20% de MnO e 1,03% TiO2 . Para a pargasita e ferropargasita as razões
de [Mg/ (Mg+Fe2+)] estão entre 0,47 –0,51 e os teores médios do elementos analisados estão por
volta de: 41,53% de SiO2; 13,69% de Al2O3; 19,31% de FeO; 8,34% MgO; 11,68% de CaO,
1,82% de Na2O; 0,91% de K2O; 0,20% de MnO e 1,64% de TiO2.
6.4 – BIOTITA
Para estudos de química mineral em biotita foram realizadas, no total, 57 análises pontuais em microssonda, em lâminas de granada anfibolitos (MPV-02 E D4) e granada xistos (MPV-01 e MT3). Os cátions das fórmulas estruturais foram calculados na base de 24 oxigênios. Os resultados das análises químicas encontram-se expostos no Apêndice I.
Nos granada xistos, a biotita ocorre como mineral essencial definindo a foliação da rocha juntamente aos ortoanfibólios, entretanto, nos granada anfibolitos, a biotita é de origem secundária, formada a partir de substituição em hornblenda.
A biotita dos granada anfibolitos exibe valores da razão de [Fe2+/ (Fe2+ + Mg)] entre 0,40
e 0,52 e de Al IV entre 2,34 –2,76, e pode ser considerada como membro intermediário da série isomórfica da flogopita- annita, como pode ser visto pelo diagrama quadrangular da figura 6.7.
Figura 6.7: Diagrama quadrangular para biotita. Análises realizadas em biotita pertencente à granada anfibolitos. A amostra D4 é proveniente da borda sudeste do domo do Bação, já a amostra MPV-02 foi coletada da borda sudoeste do mesmo domo.
Biotita pertencente aos granada xistos é mais magnesiana que a biotita dos granada anfibolitos, estando mais próxima aos membros flogopita e eastonita. Em consequência disso, esta biotita apresenta valores da razão [Fe2+/ (Fe2+ + Mg)] menores que dos granada anfibolitos,
Os valores médios de composição química para amostra de granada xisto (MPV-01) são: 37,97% de SiO2; 1,39% TiO2 ; 18,80% de Al2O3; 13,50 % de FeO; 15,46% MgO; 0,05% de CaO;
0,42% de Na2O; 7,96% de K2O. Para a amostra MT3, a média é: 37,82 % de SiO2; 1,48% TiO2 ;
17,84% de Al2O3; 12,99% de FeO; 14,89% de MgO; 0,20% de Na2O; 8,18 de K2O.
Para as amostras de granada anfibolitos, os teores médios são: 36,27 % de SiO2; 2,02%
TiO2 ; 18,76% de Al2O3; 20,29% de FeO; 10,54% MgO; 0,09% de MnO; 0,08% de CaO; 0,14%
de Na2O; 9,43% de K2O para a amostra D4 e 36,51% de SiO2; 1,67% TiO2 ; 17,87 % de Al2O3;
17,30 % de FeO; 12,55% de MgO; 0,20 de CaO; 0,13% de Na2O; 8,42 % de K2O para a amostra
MPV-02.
Figura 6.8: Diagrama quadrangular para biotita presentes em granada xistos (MPV-01 e MT3). As duas amostras coletadas na borda sudoeste do domo do Bação.
6.5 – PLAGIOCLÁSIO
Para estudo de química mineral em plagioclásio foram realizados 74 pontos distribuídos entre as amostras de granada anfibolitos (MPV-02, D4 e SPD-08) e de granada xistos (MPV-01 e MT3). Os cátions das fórmulas estruturais foram calculados com base em 32 oxigênios. Os resultados obtidos encontram-se no Apêndice I.
A composição química da maioria dos feldspatos pode ser representada num diagrama ternário, como o da figura 6.9, que apresenta em seus vértices os membros finais anortita (An), albita (Ab) e feldspato potássico (Or).
Resultados obtidos neste trabalho indicam que todos os feldspatos presentes nas amostras de granada anfibolitos e granada xistos pertencem à série isomorfa da albita-anortita, como pode ser visto na figura 6.9, onde todos os dados plotados pertencem à base do diagrama triangular Ab- Or-An.
Para a amostra de granada anfibolito (D4), pertencente à borda sudeste do domo do Bação, o plagioclásio apresenta composição que varia entre os membros oligoclásio e andesina, com valores para o componente anortita entre 23,19 – 35,19 (Figura 6.9A). Granada anfibolito (MPV-02),da porção sudoeste do domo do Bação, mostra composição química bastante variada, abrangendo os membros oligoclásio, andesina, labradorita e bywtonita, sendo o segundo e terceiro membros os mais abundantes. Os valores para o componente anortita estão entre 28,58 – 76,69. A amostra SPD-08, referente a granada anfibolito da borda do domo Belo Horizonte, apresenta composições bem homogêneas, com anortita entre 37,14 – 44,10, dentro do campo da andesina.
As composições de plagioclásio para os granada xistos são mais homogêneas quando comparadas aos granada anfibolitos, estando todas praticamente dentro do campo da andesina (Figura 6.9). Para a amostra MPV-01, referente a granada xisto da borda sudoeste do Bação, os valores de anortita estão entre 29,56 e 35,12, dentro do campo da andesina, com exceção de um ponto que está dentro do campo do oligoclásio, próximo ao limite entre oligoclásio e andesina, com valor de anortita igual a 29,56. A amostra MT3, relativa a granada xisto, exibe conteúdos de anortita entre 36,90 e 38,16. Os valores são bem homogêneos e correspondem ao membro andesina.
De uma maneira geral, observa-se que os plagioclásios analisados nos granada anfibolitos e nos granada xistos correspondem quimicamente aos os membros oligoclásio e andesina, com exceção da amostra de granada anfibolito (MPV-02), que exibe amplo intervalo dos valores de anortita, abrangendo os membros oligoclásio, andesina e labradorita (Figura 6.9A e 6.9B).
6.6 – OPACOS
Para a determinação do mineral opaco presente nas rochas foram realizadas 30 análises pontuais, distribuídas entre as amostras de granada anfibolitos (MPV-02, D4 e SPD-08) e de granada xistos (MPV-01 e MT3).
Quimicamente, os minerais opacos presentes nos granada anfibolitos e xistos com granada foram classificados como ilmenita (Apêndice I). Os teores médios de TiO2 e FeO na
ilmenita dos granada xistos são: 52,12% de TiO2 e 44,55% de FeO para a amostra MT3; 51,46%
B
A
FeO para a amostra D4; e 51,30% de TiO2 e 46,12% de FeO para a amostra SPD-08. Os
resultados obtidos para a amostra MPV – 02 não são representativos, pois as análises fecham em porcentagens bem menores que 100% (Apêndice I).
Figura 6.9: Diagrama ternário para a classificação de feldspatos. (A) Análises químicas em plagioclásios de granada anfibolitos (MPV-02, D4 e SPD-08). (B) Análises químicas em plagioclásios pertencentes à amos- tras de granada xistos (MPV-01 e MT3).