Treatment capacity of a stormwater swale

Conforme abordado em capítulos precedentes, a maioria dos termos metaultramáficos aflorantes na Folha Mariana sofreram, a partir de protólitos ultramáficos, totais transformações mineralógicas. A talcificação foi o principal processo de transformação mineralógica atuante nessas rochas. Em contraposição, identificaram-se rochas metaultramáficas com texturas ígneas reconhecíveis, nas quais se observam paragêneses ígneas representadas por clinopiroxênio ou ortopiroxênio ± olivina ± cromita em metaharzburgitos, diopsiditos e metaortopiroxênio hornblendito.

As rochas investigadas foram regionalmente submetidas ao metamorfismo de fácies xisto verde e, localmente, à fácies anfibolito. Os processos metamórficos/metassomáticos da área associam-se aos processos hidrotermais tardios, culminando com o surgimento de serpentina, anfibólios, clorita, talco, carbonatos secundários entre outros.

No presente trabalho, foram feitos estudos de detalhe de química mineral, nos quais permitiram tipificar diversos minerais nas rochas em questão, a saber: olivina (crisotila), diopsídio, enstatita, antofilita, actinolita, mg-hornblenda, cummingtonita, tremolita, biotita, cloritas, talco, dolomita, magnesita, cromita, pentlandita, pirrotita, calcopirita e heazlewoodita.

Nos metaharzburgitos de Acaiaca, a cristalização dos sulfetos de Ni (heazlewoodita e pentlandita) ocorreu possivelmente após a cristalização do Cr-espinélio (agora Fe-cromita), pois o sulfeto está em contato retilíneo e ao redor do espinélio, o que indica possível saturação do magma em S após a formação do espinélio cúmulus no metaharzburgito e anterior ao diopsidito. A Fe-cromita é tipicamente um produto de transformação pós-magmática, seja tardi-magmática ou produto de alteração metamórfica de fácies anfibolito. A cristalização de heazlewoodita pode indicar um magma saturado em S e Ni que evoluiu para um magma com S, Ni e Fe na sua cristalização e fracionamento.

Ainda persistem controvérsias na interpretação de questões pertinentes à origem ultramáfica dos metaharzburgitos e dos diopsiditos encontrados nas regiões de Acaiaca e Barra Longa, respectivamente. Entretanto, o tamanho dos cristais de olivina, ortopiroxênio e clinopiroxênio, indica uma provável origem plutônica, a inexistência de textura granoblástica e de xistosidade, aliadas ao trend dos corpos em direção E-W aproximadamente ortogonal ao trend regional constituem argumentos a favor de uma origem ígnea posterior ao evento metamórfico de alto grau que afetou a região.

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Nos metaharzburgitos, os valores de En (86-88%) no ortopiroxênio pós-cúmulus são compatíveis com os de Fo na olivina cúmulus (86-87%), típicos de rochas harzburgíticas de corpos máfico- ultramáficos acamadados intracratônicos. Estes valores de Fo e En de piroxênio e olivina são idênticos aos valores anteriormente determinados por MEV-EDS (Suita et al. 2006). De acordo com Brucher & Frey (2002) as olivinas metamórficas são essencialmente magnesianas e, no entanto obteve-se uma composição de 13 a 14% do componente ferroso faialita nas olivinas das rochas em questão (ver item 4.2, capítulo 4). Portanto em termos composicionais e texturais, conclui-se uma origem magmática para essas olivinas dos metaharzburgitos.

Enquanto a natureza ígnea do protólito dos metaharzburgitos é inquestionável, ainda persiste dualidade na interpretação dos diopsiditos, por apresentarem baixos teores de minerais opacos e de alguns elementos tais como Ni, Co e Cr, têm sido interpretados por alguns pesquisadores (e.g. Medeiros Jr. 2009) como rochas paraderivadas submetidas às condições metamórficas da fácies granulito. O tipo de protólito para os diopsiditos da área de Barra Longa, não está totalmente esclarecido, havendo argumentos tanto a favor como contrários a uma origem sedimentar, a partir do metamorfismo de alto grau de margas, como postulado pelo autor supracitado.

Uma dúvida que ainda persiste é que se a rocha tivesse originado a partir de um educto sedimentar, como por exemplo, um calcário impuro, deveria ocorrer, ainda que de forma subordinada, minerais como epidoto, granada, carbonato ou quartzo, o que não foi observado nas lâminas estudadas. Nota-se que a composição química do diopsídio dos diopsiditos investigados neste trabalho (ver tópico 4.3, capítulo 4) é semelhante à encontrada por Batanova et. al. (2005) em piroxenitos de complexos ígneos acamadados no Complexo Galmoenan (Rússia).

Com base no estudo das relações de campo, descrições petrográficas suportadas por análises de microssonda e, sobretudo de geoquímica de alguns elementos do grupo das terras raras, foi possível demonstrar que o padrão de distribuição desses elementos dos diopsiditos estudados é semelhante ao observado em piroxenitos da Rússia (Fershtater et al. 1998 ) e aos talco xistos e metaortopiroxênio hornblendito estudados no presente trabalho, ao passo que a diferença da composição química poderia estar relacionada a processos de cristalização fracionada do magma de natureza ultramáfica.

Wilson (1989) estudando o comportamento dos elementos incompatíveis Ce, Yb e Sm, durante a fusão parcial do sistema olivina-ortopiroxênio-diopsídio, mostra que o coeficiente de partição do Ce é de 0,001 na olivina, 0,03 no ortopiroxênio e 0,1 no diopsídio. Os valores para o Yb são de 0,002, 0,05 e 0,28 respectivamente na olivina, no ortopiroxênio e diopsídio. O elemento Sm tem comportamento idêntico. De sorte que, admitindo-se um processo de cristalização fracionada envolvido na geração das rochas

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metaultramáficas deve-se esperar um enriquecimento destes elementos incompatíveis nos litotipos mais evoluídos. Wilson (1989) estuda o comportamento de elementos altamente incompatíveis com coeficientes de distribuição de 0,1, 0,5, 1,0 e 10 durante o processo de cristalização fracionada e constata um aumento exponencial da concentração dos elementos incompatíveis no melt durante o processo. Ou seja, a concentração dos elementos no líquido residual em relação ao líquido original aumenta exponencialmente, após uma taxa de cristalização da ordem de 75%. Como ficou demonstrado neste trabalho, os teores dos elementos Ce, Yb e Sm mostram em forte enriquecimento nos metaclinopiroxenitos em comparação com os metaharzburgitos.

O elevado enriquecimento anômalo dos ETR, observado tanto nos diopsiditos como no metaortopiroxênio hornblendito e nos talco xistos, relaciona-se provavelmente a processos de alteração hidrotermal e/ou intempéricos. Cotten et al. (1995) demonstram através de estudos experimentais de lixiviação que os ETR são facilmente mobilizados pela água sob condições de alta oxidação e baixa temperatura. Os autores ao compararem padrões de distribuição de ETR de basaltos subaereamente expostos com amostras semelhantes coletadas no substrato oceânico na Polinésia Francesa, e observaram nas amostras de superfície a presença de microfraturas preenchidas com habdofana que é um fosfato de terras raras. Os autores relacionam ao preenchimento das microfraturas à percolação de águas superficiais em clima tropical.

É importante destacar que os diopsiditos são rochas raras, compostas essencialmente pelo clinopiroxênio diopsídio, que ocorrem numa diversidade enorme de contextos geológicos, sendo que seus mecanismos genéticos constituem tema de controvérsia entre os pesquisadores. Pyton et al. (2007) interpretam os diopsiditos dos complexos ofiolíticos de Omã, como o resultado da alteração hidrotermal de peridotitos mantélicos. Santosh et al. (2010) atribuem a atuação de fluidos hidrotermais em zonas de subducção como mecanismo responsável pela formação dos diopsiditos de uma zona de sutura gondwânica de idade neoproterozóica a cambriana no sul da Índia. Queiroga et al. 2006 descrevem a associação de diopsiditos, metacherts e sulfetos em rochas ofiolíticas na região de Minas Novas em Minas Gerais. Esses ofiolitos representariam segundo Pedrosa-Soares et al. (1998) remanescentes da crosta oceânica consumida durante a orogênese neoproterozóica Araçuaí – Congo. Uma origem sedimentar para o protólito de diopsiditos é interpretada por Lyndemayer (1981 in: Teixeira et al. 2010) ao observar níveis da rocha intercalados em seqüências supracrustais compostas por magnetita quartzitos e olivina mármores no distrito cuprífero de Curaçá, no norte do estado da Bahia. Interpretação idêntica é defendida por Volkert & Drake Jr. (1999) para a origem das lentes de diopsiditos dispostas concordantemente com a foliação de piroxênios gnaisses proterozóicos da região de New Jersey nos Estados Unidos. Queiroga et al. (2011) reportam a ocorrência de corpos lenticulares de diopsiditos

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encaixados em rochas ultramáficas nas regiões de Malacacheta e São José da Safira em Minas Gerais. Batanova et al. (2005) descrevem diopsiditos associados a dunitos e harzburgitos, que seguramente teriam sido gerados por processos de cristalização fracionada de um magma peridotítico.

A composição química das rochas investigadas se assemelha, em geral, à de rochas ultramáficas peridotíticas komatiíticas e, mais raro nesses termos, a de basaltos komatiíticos de terrenos arqueanos da África do Sul, da Austrália e do Quadrilátero Ferrífero. Com exceção dos metaharzburgitos, que são de origem plutônica, e dos tremolita xistos que possuem um padrão de ETR semelhante aos metaharzburgitos, a gênese da maioria das amostras investigadas é de difícil interpretação, devido à intensa transformação mineralógica e metamórfica dessas rochas.

De acordo com os dados fornecidos pelas análises de química de rocha, a razão CaO/Al2O3 possui

valores que situam entre 0,002 a 2,24, no qual não se enquadram ao intervalo de 0,8 a 1,0 das suítes komatiíticas segundo os autores Viljoen (1969) e Arndt & Nisbet (1982). As razões de CaO/Al2O3 muito

baixas se devem à quantidades consideráveis de clorita, enriquecidas em Al. As rochas com razões mais elevadas apresentam minerais como carbonatos, anfibólios cálcicos ou piroxênios cálcicos, como por exemplo, o diopsídio em diopsiditos.

Levando em conta que os diopsiditos foram intrudidos em gnaisses do Complexo Mantiqueira, e que o metaortopiroxênio hornblendito e talco xistos possuem uma distribuição de ETR semelhantes aos diopsiditos, pode-se partir do pressuposto que as rochas em questão foram formadas por um magmatismo ultramáfico e que parte dos termos metaultramáficos estudados podem não pertencer ao greenstone belt Rio das Velhas. Observou-se também a ocorrência de minerais instáveis como olivina e ortopiroxênios bem preservados nos metaharzburgitos em meio a rochas granulíticas, o que corrobora que essas rochas podem ter sido geradas num evento magmático pós-Rio das Velhas.

Nos últimos anos, diversos pesquisadores (Jordt-Evangelista & Silva 2005, Brandão & Jiamelaro 2008, Suita et al. 2006, Fonseca 2011, entre outros) têm reportado, nos terrenos pré-cambrianos, a ocorrência de rochas ultramáficas com texturas ígneas reconhecíveis, nas quais se observam minerais instáveis como olivinas, orto e clinopiroxênios muito bem preservados. As rochas ultramáficas ora intrudem o embasamento cristalino arqueano, ora as sequências proterozóicas da série Minas, (Endo 2011, comunicação verbal) além de granitóides do Batólito Alto Maranhão, datados de 2.13 Ga.

Os resultados geocronológicos deste trabalho permitiram concluir uma idade relativa máxima para parte dos corpos metaultramáficos, a partir da datação geocronológica do xenólito gnáissico em uma jazida de esteatito no distrito de Cachoeira do Brumado. Apesar da baixa qualidade dos zircões ter comprometido a eficiência dos resultados obtidos pelos métodos laser ablation e SHRIMP, assim como

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um elevado valor de dispersão (MSWD= 6.5 a 6.7), foi possível obter interpretações geocronológicas com ressalvas, bem como a idade de cristalização magmática do granito de aproximadamente 3 Ga em ambas as análises e uma idade de 2.7 Ga para o evento metamórfico de geração do gnaisse (método Laser

ablation). A idade de 0,5 Ga obtida pelo método do SHRIMP estaria provavelmente relacionada ao evento termal Brasiliano.

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