PETROGÊNESE DE ROCHAS ULTRAMÁFICAS DO QUADRILÁTERO FERRÍFERO E ADJACÊNCIAS E SUA RELAÇÃO GENÉTICA COM ROCHAS METAULTRAMÁFICAS DO TIPO SERPENTINITO E

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1 PETROGÊNESE DE ROCHAS ULTRAMÁFICAS DO QUADRILÁTERO FERRÍFERO E ADJACÊNCIAS E SUA RELAÇÃO GENÉTICA COM ROCHAS METAULTRAMÁFICAS DO TIPO SERPENTINITO E ESTEATITO

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3 FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO Reitor Prof. Dr. João Luiz Martins Vice-Reitor Prof. Dr. Antenor Barbosa Júnior Pró-Reitor de Pesquisa e Pós-Graduação Prof. Dr. Tanus Jorge Nagem ESCOLA DE MINAS Diretor Prof. Dr. José Geraldo Arantes de Azevedo Brito Vice-Diretor Prof. Dr. Wilson Trigueiro de Souza DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA Chefe Prof. Dr. Issamu Endo iii

4 EVOLUÇÃO CRUSTAL E RECURSOS NATURAIS iv

5 CONTRIBUIÇÕES ÀS CIÊNCIAS DA TERRA VOL. 68 TESE DE MESTRADO Nº 298 PETROGÊNESE DE ROCHAS ULTRAMÁFICAS DO QUADRILÁTERO FERRÍFERO E ADJACÊNCIAS E SUA RELAÇÃO GENÉTICA COM ROCHAS METAULTRAMÁFICAS DO TIPO SERPENTINITO E ESTEATITO Gabriela Magalhães da Fonseca Orientador (a) Hanna Jordt Evangelista Co-orientador Newton Souza Gomes Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais do Departamento de Geologia da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto como requisito parcial à obtenção do Título de Mestre em Ciências Naturais, Área de Concentração: Mineralogia, Petrogênese e Depósitos Minerais OURO PRETO 2011 v

6 Universidade Federal de Ouro Preto Escola de Minas - Departamento de Geologia - Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais Campus Morro do Cruzeiro s/n - Bauxita Ouro Preto, Minas Gerais Tel. (31) , Fax: (31) pgrad@degeo.ufop.br Os direitos de tradução e reprodução reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser gravada, armazenada em sistemas eletrônicos, fotocopiada ou reproduzida por meios mecânicos ou eletrônicos ou utilizada sem a observância das normas de direito autora. ISSN Depósito Legal na Biblioteca Nacional Edição 1ª Catalogação elaborada pela Biblioteca Prof. Luciano Jacques de Moraes do Sistema de Bibliotecas e Informação - SISBIN - Universidade Federal de Ouro Preto F676p Fonseca, Gabriela Magalhães da Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação genética com rochas metaultramáficas do tipo serpentinito e esteatito [manuscrito] / Gabriela Magalhães da Fonseca xxii, 87f.; il. color.; tabs.; grafs.; mapas. (Contribuições às Ciências da Terra. Série M, v. 68, n. 298) Orientadora: Profa. Dra. Hanna Jordt Evangelista. Co-orientador: Prof. Dr. Newton Souza Gomes. Dissertação (Mestrado). Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de Minas. Departamento de Geologia. Programa de Pós-graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Área de concentração: Petrogênese/ Depósitos Minerais/ Gemologia 1. Geologia - Teses. 2. Quadrilátero ferrífero (MG) - Teses. 3. Petrogênese - Teses. 4. Litogeoquímica - Teses. I. Universidade Federal de Ouro Preto. II. Título. CDU: 552.3(815.1) vi

7 vii Às pessoas que amo.

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9 Agradecimentos À Prof a. Dra. Hanna Jordt Evangelista orientadora desta dissertação, por todo empenho, sabedoria, compreensão e exigência. Gostaria de ratificar a sua competência, participação em discussões, correções, revisões de lâminas, sugestões que fizeram com que concluíssemos este trabalho. Ao Prof. Dr. Newton Souza Gomes co-orientador desta dissertação. Ao Tiago que me ensinou que um relacionamento só se constrói em cima de bases sólidas, por me incentivar e estar presente em todos os momentos. Aos amigos, Amanda, Débora, Edgar, Kassia e Marcelo pelo companheirismo nesta etapa. Em especial a Thais. Aos meus pais, Luciana e Luiz, por me amarem. À CAPES, pela bolsa de estudos. A todas as pessoas que direta ou indiretamente contribuíram para realização deste trabalho. Meus sinceros agradecimentos ix

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11 Sumário AGRADECIMENTOS... ix LISTA DE ILUSTRAÇÕES... xiii LISTA DE TABELAS... xvii RESUMO... xix ABSTRACT... xxi CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO Considerações Gerais Objetivos Localização Vias de Acesso Materiais e Métodos Pesquisa bibliográfica e trabalhos de campo Trabalhos de laboratório Estudos de balanço de massa Tratamento e análise dos dados... 6 CAPÍTULO 2. GEOLOGIA REGIONAL Introdução Unidades Geólogicas Unidades Geológicas da Província do São Francisco Unidade Geológicas da Província Mantiqueira CAPÍTULO 3. GEOLOGIA LOCAL E PETROGRAFIA Introdução Petrografia das Unidades Amarantina Lamim Queluzito Mariana Barra Longa Lagoa Dourada Rio Manso Metamorfismo CAPÍTULO 4. QUÍMICA MINERAL xi

12 4.1. Introdução Olivina Piroxênio Espinélio Anfibólios Clorita Minerais Opacos CAPÍTULO 5. LITOGEOQUÍMICA Introdução Características Gerais Diagramas de Correlação Diagramas de Razões de proporções moleculares Considerações Finais CAPÍTULO 6. BALANÇO DE MASSA Introdução Cálculo de Balanço de Massa Resultados CAPÍTULO 7. DISCUSSÃO E CONCLUSÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXOS xii

13 Lista de Ilustrações Figura 1.1- Localização das áreas de ocorrência dos corpos ultramáficos estudados nos respectivos municípios... 3 Figura 1.2- Vias de acesso da área estudada... 4 Figura 2.1- Mapa geológico regional modificado do mapa geológico do estado de Minas Gerais, escala 1: (Heineck et al. 2003) e localização das áreas de ocorrências dos corpos estudados de rochas ultramáficas Figura 3.1- Mapa de localização dos litotipos estudados Figura 3.2- Localização dos afloramentos na região de Amarantina. GB-AM-1 e GB-AM-6: metaperidotito; GB-AM-2: tremolita-clorita-serpentina granofels; GB-AM-3: espinélio metaperidotito Figura 3.3- A- Afloramento do metaperidotito (GB-AM-6). B- Afloramento do gnaisse intemperizado próximo ao ponto (GB-AM1). C- Afloramento do espinélio metaperidotito (GB-AM-3) D- Afloramento do tremolita-clorita-serpentina granofels (GB-AM-2). E- Amostra de mão do metaperidotito (GB-AM-6) dobrado. F- Amostra de mão do metaperidotito (GB-AM-1) Figura 3.4- Fotomicrografias dos litotipos de Amarantina. A Espinélio metaperidotito (GB-AM-3) luz polarizada plana. B- Idem, luz polarizada cruzada. C Metaperidotito (GB-AM-6) mostrando bandamento dobrado. D - Espinélio metaperidotito (GB-AM-3) luz polarizada cruzada. Chl clorita, Spl espinélio, ol olivina Figura 3.5- Fotomicrografia do metaperidotito dobrado (GB-AM-6) Figura 3.6- Fotomicrografias do metaperidotito (GB-AM-6) em diferentes cortes conforme mostrados no desenho esquemático Figura 3.7- Localização dos afloramentos amostrados na região de Lamim. GB-LA-24, GB-LA-25, GB-LA-32, GB-LA-33, HJ-LAM1, HJ-LAM2 e HJ-SO: metaperidotito. GB-LA-39A: antofilita-clorita-tremolita granofels. GB- LA-49A: antofilita-serpentina-tremolita-clorita granofels. GB-LA-37, GB-LA-47: tremolitito. GB-LA-38A e GB- LA-39B: clorita xisto. GB-LA-38B e GB-LA-48: serpentinito. GB-LA-44, GB-LA-49B e ME-14: esteatito Figura 3.8- A - Vista geral dos afloramentos de rochas metaultramáficas na região central de Lamim. B Metaperidotito (GB-LA-33). C Metaperidotito (GB-LA-24). D Serpentinito (GB-LA-48) E Pedreira de esteatito (GB-LA-44). F Amostra de mão de clorita xisto (GB-LA-39A) Figura 3.9- Fotomicrografias dos litotipos de Lamim. A Metaperidotito GB-LA-33: grãos de olivina (Ol) inclusos de modo poiquilítico em tremolita (Tr), luz polarizada plana. B - Idem, luz polarizada cruzada. C - Antofilita-cloritatremolita granofels (GB-LA-39A): tremolita com sobrecrescimento de antofilita, luz polarizada cruzada. D - Antofilita-serpentina-tremolita-clorita granofels (GB-LA-49B): grãos de antofilita (Ant) e tremolita (Tr), luz polarizada cruzada Figura Localização dos afloramentos na região de Queluzito. GB-QE-1A: antofilia-actinolita-clorita granofels. GB-QE-4: antofilita-clorita-hornblenda granofels, GB-QE-5: metaperidotito xiii

14 Figura Blocos de antofilita-clorita-hornblenda granofels (GB-QE-4). B Idem. C Afloramento de antofilita-actinolita-clorita granofels (GB-QE-1A). D Afloramento de metaperidotito (GB-QE-5) Figura Fotomicrografias dos litotipos de Queluzito. A Actinolita intercrescida com antofilita no antofilitaactinolita-clorita granofels (GB-QE-1A), luz polarizada plana. B Idem A luz polarizada cruzada. C Pseudomorfos de olivina substituídos por talco e rodeados por hornblenda no antofilita-clorita-hornblenda granofels (GB-QE-4), luz polarizada plana. D Idem C, luz polarizada cruzada. E Olivina no metaperidotito (GB-QE-5), luz polarizada plana. F Idem E, luz polarizada cruzada. Act actinolita, Ant antofilita, Hbl hornblenda, Ol olivina Figura Fotomicrografias dos litotipos de Mariana. A Metaperidotito (TG-37) com olivina rodeada por anfibólios e clorita, luz polarizada plana. B Idem A, luz polarizada cruzada. C - Antofilita-clorita-carbonato-talco xisto (OPMR-4) com porfiroblastos pós-cinemáticos de antofilita em matriz fina formada por clorita, talco e carbonato, luz polarizada plana. D Idem C, luz polarizada cruzada Figura Fotomicrografias do metaharzburgito (PAC) de Acaiaca. A Olivina luz polarizada plana. B Idem A, luz polarizada cruzada. C - Ortopiroxênio, luz polarizada plana. D Idem C, luz polarizada cruzada. Ol olivina, px ortopiroxênio Figura Metaultramáficas da região de Lagoa Dourada. A - Afloramento do metaperidotito (GB-LD-62) B - Olivina fraturada rodeada por clorita, luz polarizada cruzada. Chl clorita, Ol olivina Figura Metaultramáficas da região de Rio Manso. A- Afloramento de metakomatiito (GB-RM-1) com textura spinifex, Morro da Onça próximo a Rio Manso. B Fotomicrografia do metakomatiito (SPF) mostrando microestrutura blastospinifex, caracterizada por grãos tabulares de mineral magmático substituído por serpentina, luz polarizada cruzada. Srp serpentina Figura 4.1- Classificação da olivina a partir dos dados obtidos em MSE e MEV-EDS Figura 4.2- Classificação do piroxênio do espinélio metaperidotito, fórmula estrutural média e porcentagem de enstatita por MSE e MEV-EDS Figura 4.3- Classificação do espinélio de acordo com o gráfico de Deer et al. (1992) Figura 4.4- Classificação dos ortoanfibólios nos diagramas de Leake et al. (1997) Figura 4.5- Classificação dos clinoanfibólios cálcicos nos diagramas de Leake et al. (1997) Figura 4.5 cont.- Classificação dos clinoanfibólios cálcicos nos diagramas de Leake et al. (1997) Figura 4.6- Imagem de elétrons retroespalhados obtidas por MEV. 1)- Pentlandita intercrescida com arita. 2)- Pentlandita intercrescida com breithauptita. 3)- Arita. 4)- Breithauptita no centro e arita nas bordas. Ar arita, Br breithauptita e Ptl pentlandita Figura 5.1- Simbologia, litotipo e amostra utilizada nos diagramas para caracterização química Figura 5.2- Simbologia, litotipo, amostra, localização e fonte das análises de rochas ultramáficas selecionadas da literatura utilizadas nos diagramas de comparação Figura 5.3- Diagrama triangular (Al 2 O 3 -CaO-MgO), os campos estão discriminados segundo Coleman (1977). No diagrama A se encontram as rochas desse trabalho. No diagrama B têm-se as análises da literatura e as rochas estudadas menos metamorfizadas, que preservam minerais ígneos (GB-AM-1, GB-AM-3, GB-AM-6, GB-QE-5, GB- LA-32, GB-LA-33, HJ-LAM1, HJ-LAM2 e HJ-SO) xiv

15 Figura 5.4- Diagrama discriminante de Jensen (1976) (modificado por Rickwood 1989), para komatiitos, tholeiítos e rochas cálcio-alcalinas. Os diagramas A e B utilizam % em peso de FeOt+TiO 2 - Al 2 O 3 - MgO para as rochas desse trabalho e para análises da literatura e as rochas com maior porcentagem de minerais ígneos (GB-AM-1, GB-AM-3, GB-AM-6, GB-QE-5, GB-LA-32, GB-LA-33, HJ-LAM1, HJ-LAM2 e HJ-SO) Figura 5.5- Diagrama triangular (MgO-CaO-Al 2 O 3 ) segundo Viljoen & Viljoen (1969). No diagrama A se encontram as rochas desse trabalho sem minerais ígneos preservados. No diagrama B têm-se as análises da literatura e as rochas com maior porcentagem de minerais ígneos preservados (GB-AM-1, GB-AM-3, GB-AM-6, GB-QE-5, GB-LA-32, GB-LA-33, HJ-LAM1, HJ-LAM2 e HJ-SO) Figura 5.6-Diagramas (Ni x Cr), (Cr x TiO 2 ) e (Ni x TiO 2 ), com os campos de Hallberg (1985). Para evitar superposição de pontos as amostras de Amarantina, Rio Manso e Queluzito foram plotadas à esquerda e, à direita, as amostras de Lamin, Lagoa Dourada, harzburgito de Bushveld, harzburgito de Stillwater, espinélio lherzolito, metaharzburgito de Acaiaca, komatiito de Barberton e komatiito de Abitibi Figura 5.7- Diagramas de óxidos versus MgO para as 22 amostras desse trabalho Figura 5.8- Diagramas de óxidos versus MgO para análises da literatura (Figura 5.2 e Tabela 5.3) e para as rochas com maior porcentagem de minerais ígneos (GB-AM-1, GB-AM-3, GB-AM-6, GB-QE-5, GB-LA-32, GB-LA-33, HJ-LAM1, HJ-LAM2 e HJ-SO) em base anidra, cuja localização está delimitada pelas linhas tracejadas Figura 5.9- Diagramas (Ni x MgO) e (Cr x MgO) para as 22 amostras desse trabalho e algumas das rochas da literatura utilizadas como referência (Figura 5.2 e Tabela 5.3) Figura Diagrama de razões de proporções moleculares, onde FM corresponde a (MgO + FeOt) Figura 6.1- Diagrama de isóconas para alumínio, volume, e massa constantes segundo o método de Grant (1986). A-Espinélio metaperidotito (GB-AM-3) versus Tremolita-clorita-serpentina granofels (GB-AM-2). B - Metaperidotito (GB-LA-32) versus Esteatito (GB-LA-49B). C - Komatiito (Abi) versus Metakomatiito (SPF). D - Komatiito peridotítico (Kom-2) versus Espinélio metaperidotito (GB-AM-3) xv

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17 Lista de Tabelas Tabela 1.1- Elementos analisados por microssonda eletrônica para silicatos, óxidos e sulfetos, os padrões escolhidos e o tempo de contagem Tabela 1.2- Limite de quantificação em ppm dos elementos analisados por ICP-OES... 7 Tabela 3.1- Composição modal dos litotipos de Amarantina (% volumétrica). Esp espinélio, Ol olivina, Opx ortopiroxênio, Tr tremolita, Srp serpentina, Chl clorita, Tlc talco, Op opacos Tabela 3.2- Composição modal dos litotipos de Lamim (% volumétrica). Ol olivina, Ant antofilita, Tr tremolita, Srp serpentina, Chl clorita, Tlc talco, Op opacos Tabela 3.3- Composição modal dos litotipos de Queluzito (% volumétrica) Ol olivina, Ant antofilita, Act actinolita, Hbl hornblenda, Srp serpentina, Chl clorita, Tlc talco, Op opacos Tabela 3.4- Composição modal dos litotipos de Mariana (% volumétrica). Ol olivina, Oam ortoanfibólio, Ant antofilita, Cam clinoanfibólio, Tr tremolita, Srp serpentina, Chl clorita, Tlc talco, Cb carbonato, Op opacos Tabela 3.5- Composição modal do litotipo de Acaiaca (% volumétrica). Ol olivina, Opx ortopiroxênio, Oam ortoanfibólio, Srp serpentina, Chl clorita, Tlc talco, Cb carbonato, Op opacos Tabela 3.6- Composição modal dos litotipos de Lagoa Dourada (% volumétrica). Ol olivina, Tr tremolita, Srp serpentina, Chl clorita, Tlc talco, Op opacos Tabela 3.7- Composição modal dos litotipos de Rio Manso (% volumétrica). Cam clinoanfibólio, Srp serpentina, Chl clorita, Tlc talco, Cb carbonatos, Op opacos Tabela 3.8- Reações para os litotipos com minerais ígneos preservados Tabela 3.9- Reações para os litotipos mais metamorfizados e que não apresentam minerais ígneos Tabela 4.1- Fórmula estrutural média e porcentagem de forsterita por MSE e MEV-EDS Tabela 4.2- Fórmula estrutural média para as cloritas Tabela 5.1- Composição química (% peso) de amostras selecionadas dos corpos estudados de rochas metaultramáficas Tabela 5.2- Resultado das análises químicas para elementos menores (ppm) de amostras selecionadas dos corpos estudados de rochas metaultramáficas Tabela 5.3- Composição química (% peso) das rochas ultramáficas da literatura utilizadas para comparação (ver referências na figura 5.2) Tabela 5.4- Composição modal dos litotipos analisados. Esp espinélio, Ol olivina, Opx ortopiroxênio, Ant antofilita, Tr tremolita, Hbl hornblenda, Act actinolita, Cam clinoanfibólio, Srp serpentina, Chl clorita, Tlc talco, Cb carbonato, Op opacos Tabela 5.5- Teor de MgO (% peso em base anidra Anexo V ) e valores das razões CaO/Al 2 O 3, Al 2 O 3 /TiO 2 para as rochas desse trabalho xvii

18 Tabela 5.6- Teor de MgO (% peso) e valores das razões CaO/Al 2 O 3, Al 2 O 3 /TiO 2 para rochas da literatura Tabela 6.1- Composição química de elementos maiores dos litotipos selecionados para os cálculos de balanço de massa Tabela 6.2- Perdas e ganhos calculados em (% peso/100g) para as reações (A) Espinélio metaperidotito (GB-AM- 3) versus Tremolita-clorita-serpentina granofels (GB-AM-2). (B) Metaperidotito (GB-LA-32) versus Esteatito (GB- LA-49B) pelo método de Grant (1986) Tabela 6.3- Perdas e ganhos calculados em (% peso/100g) para as reações (C) Komatiito (Abi) versus Metakomatiito (SPF). (D) Komatiito peridotítico (Kom-2) versus Espinélio metaperidotito (GB-AM-3) pelo método de Grant (1986) xviii

19 Resumo Na região do Quadrilátero Ferrífero (QF) encontram-se raros corpos de rochas metaultramáficas que preservam algum mineral e/ou textura da rocha ígnea original. O interesse no estudo petrogenético destes corpos deve-se à possibilidade de se entender melhor o magmatismo ultramáfico do greenstone belt Rio das Velhas, já que a maior parte das suas rochas ultramáficas, entre as quais se destacam esteatitos e serpentinitos por sua importância econômica, estão completamente metamorfizadas. O presente trabalho teve como objetivo a caracterização mineralógica, geoquímica e petrogenética de sete corpos de rochas metaultramáficas com minerais ou texturas preservados do protólito ígneo localizados no QF e suas adjacências, a saber, em Rio Manso, Ouro Preto, Mariana, Acaiaca, Lamim, Queluzito e Lagoa Dourada. Os afloramentos ocorrem na forma de blocos de metros a decâmetros, são maciços e estão encravados em terrenos constituídos de gnaisses do embasamento. Os litotipos estudados foram: metaperidotitos com minerais ígneos preservados como olivina, piroxênio e espinélio; metakomatiitos, que embora não apresentem minerais ígneos, preservam textura spinifex; esteatitos, serpentinitos, tremolititos e clorita xistos associados espacialmente aos metaperidotitos e que representam porções destes corpos mais afetadas pelo metamorfismo. O principal mineral ígneo preservado é olivina com composição variando de Fo 77-87, com exceção da olivina de Acaiaca, com Fo >92. Muito raramente encontra-se ortopiroxênio com En e pleonasto. Minerais metamórficos são talco, serpentinas, carbonatos, cloritas e anfibólios como antofilita, tremolita, Mg-hornblenda e actinolita. Foram ainda identificados diversos óxidos e sulfetos como ilmenita, magnetita, cromita, pirita e pentlandita, além das raras breithauptita (NiSb) e arita (NiSbAs). Foram realizadas análises químicas para elementos maiores, menores e traços de amostras selecionadas que foram comparadas com análises da literatura de peridotitos e komatiitos de localidades clássicas. Pela análise destes dados e de diagramas discriminantes constatou-se que as rochas desse trabalho são semelhantes à peridotitos komatiiticos, com teores de MgO > 18% em peso e de TiO 2 < 0,9 e que pertencem a suíte de komatiitos não-desfalcados em alumínio. Cálculos de balanço de massa comparando os litotipos mais preservados com os mais metamorfizados de uma mesma região mostram que, no caso da esteatitização, houve perdas acentuadas da maioria dos elementos exceto SiO 2 e MgO, que são os óxidos que compõem talco. A comparação, no balanço de massa, do metakomatiito de Rio Manso com um komatiito de Abitibi mostra que as duas rochas são quimicamente muito semelhantes. Considerando a composição mineralógica e química, a textura e a localização das rochas com minerais ígneos preservados conclui-se que a maioria dos corpos estudados pode corresponder à porção plutônica do magmatismo komatiitico do Grupo Nova Lima, que é a unidade basal do greenstone belt Rio das Velhas. xix

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21 Abstract In metaultramafic rocks from the Quadrilátero Ferrífero (QF) preserved igneous minerals and/or textures are rarely found since most of this rock type was completely metamorphosed into steatite and serpentinite, which are of great economic importance in this region. The relevance of a petrogenetic study of such partially preserved ultramafic rock bodies comes from the possibility of understanding the nature of the ultramafic magmatism of the Rio das Velhas greenstone belt. The objective of this work is the mineralogical, geochemical and petrogenetic characterization of seven metaultramafic rock bodies found in the QF which are distinguished by minerals or textures preserved from the igneous protolith. The studied bodies are located in the regions of Rio Manso, Ouro Preto, Mariana, Acaiaca, Lamim, Queluzito and Lagoa Dourada. The outcrops occur as meter to decameter large massive blocks dispersed in terrains of the basement gneisses. The studied rock types were: metaperidotites, which preserve igneous minerals such as olivine, pyroxene and spinel; metakomatiites, which although not exhibiting igneous minerals still preserve spinifex texture; esteatites, serpentinites, tremolitites, and chlorite schists spatially associated with the metaperidotites, which represent the portions of these bodies most affected by metamorphism and metassomatism. The most abundant preserved igneous mineral is olivine with a composition varying from Fo An exception is olivine from Acaiaca, with Fo >92. Very rarely orthopyroxene (En ) and pleonast can be found. Metamorphic minerals are talc, serpentine, carbonates, chlorite and amphiboles such as anthophyllite, tremolite, actinolite and Mg-hornblende. Several oxides and sulfides such as ilmenite, magnetite, chromite, pyrite, pentlandite, and the rare breithauptite (NiSB) and arite (NiSbAs) have also been identified. Chemical analyses for major and trace elements of selected samples were compared with analyses of peridotites and komatiites from classic localities compiled from the literature. Based on these data and on the use of discrimination diagrams it was possible to verify that the studied rocks are similar to komatiitic peridotites with MgO > 18 weight% and TiO 2 < 0.9 and belong to the suite of komatiites notdepleted in aluminum. Mass balance calculations comparing the more preserved rocks with the more metamorphosed ones from the same region show that, in the case of steatitization, high loss of most of elements was detected, with the exception of SiO 2 and MgO, which are the main oxides which compose talc. Mass balance calculations comparing a metakomatiite from Rio Manso with a typical komatiite from Abitibi show that both rocks are chemically very close. Considering mineralogical and chemical composition, texture, and field information of the rocks with relictic igneous minerals it is possible to conclude that most of the studied metaultramafic bodies may correspond to the plutonic portion of the komatiitic magmatism of the Nova Lima Group, what is the basal unity of Rio das Velhas greenstone belt. xxi

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23 1 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO CONSIDERAÇÕES GERAIS A região do Quadrilátero Ferrífero (QF) tem sido desde cedo objeto de pesquisas e estudos geológicos, devido aos bens minerais nela presentes, principalmente minério de ferro e ouro (Ladeira 1980b; Rosière, Chemale & Guimarães 1993). Na região do QF ocorrem rochas metaultramáficas do tipo esteatito/serpentinito, que também são de grande relevância econômica. Entre as ocorrências de rochas de natureza ultramáfica encontram-se, muito raramente, corpos que preservam algum mineral ou textura ígnea da rocha original, que são de grande relevância para estudos petrogenéticos. Este trabalho apresenta os resultados de estudos mineralógicos, microestruturais e químicos das raras rochas de natureza ultramáfica da região do QF e adjacências que ainda preservam características do protólito, comparando-as quimicamente e mineralogicamente entre si e com aquelas já totalmente metamorfizadas, a fim de contribuir para o entendimento dos processos envolvidos na sua gênese OBJETIVOS Os raros corpos da natureza ultramáfica que são encontrados no QF e adjacências e que ainda preservam olivinas e/ou piroxênios (Silva 1997; Martins 1999; Jordt-Evangelista & Silva 2005; Braga 2006; Fonseca & Pereira 2008; Medeiros Júnior 2009; Santos & Mota 2010) constituem um potencial acervo de informações sobre a origem e gênese das muito mais abundantes rochas ultramáficas já completamente metamorfizadas. Tais rochas ultramáficas são interpretadas como sendo o protólito preservado dos serpentinitos e esteatitos espacialmente associados. Devido a sua raridade, muito pouco se conhece sobre a sua petrografia e geoquímica. Um dos corpos relativamente bem estudados encontra-se a sul do QF, na região de Lamim (Silva 1997; Jordt-Evangelista & Silva 2005), onde as texturas cumuláticas preservadas mostram que a rocha ultramáfica é de natureza plutônica. Portanto, é provável que algumas rochas metaultramáficas do QF formaram-se à custa não somente de protólitos vulcânicos do tipo komatiito, conforme sugerem as texturas spinifex localmente preservadas (Andreatta-Silva 2008), mas também plutônicos, do tipo peridotito. De acordo com o exposto acima, há diversas questões em aberto sobre a petrogênese das raras rochas ultramáficas do QF que ainda preservam olivina e piroxênio e das rochas metaultramáficas do tipo serpentinito e esteatito e sobre a relação entre elas, tais como: i) se as raras rochas ultramáficas que ainda preservam minerais ígneos são tipos geneticamente diferentes e, portanto, possivelmente de

24 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... idades diferentes; ii) se estas rochas peridotíticas são equivalentes plutônicos de komatiitos; iii) se é possível distinguir rochas metaultramáficas derivadas de rochas vulcânicas do tipo komatiito daquelas de protólito plutônico; iv) quais foram as transformações químicas envolvidas na transformação das rochas ultramáficas em seus produtos completamente metamorfizados. A partir das questões apresentadas, pretendeu-se neste trabalho contribuir para um melhor conhecimento das raras e ainda pouco estudadas rochas ultramáficas peridotíticas do QF e para o entendimento do processo de formação das rochas metamórficas delas derivadas (serpentinitos, esteatitos e outras). De modo específico, objetivou-se: Identificar mineralogia e microestruturas das rochas ultramáficas e metaultramáficas. Identificar a composição química dos minerais das rochas ultramáficas e dos minerais ígneos preservados de transformações metamórficas nas metaultramáficas. Obter a composição química de rochas ultramáficas e metaultramáficas. Efetuar cálculos de balanço de massa a fim de verificar a atuação dos processos metassomáticos envolvidos na gênese das rochas metaultramáficas. Compilar as informações obtidas para interpretação petrogenética das rochas ultramáficas e comparação dos diversos corpos ultramáficos entre si e com aquelas já totalmente metamorfizadas LOCALIZAÇÃO Com base em informações resultantes de pesquisas bibliográficas selecionaram-se sete regiões onde afloram rochas peridotíticas que apresentam minerais ígneos ainda preservados como olivina, piroxênio e espinélio. Na figura 1.1 observa-se a distribuição dos locais estudados no estado de Minas Gerais. Em Rio Manso ainda se encontram texturas reliquiares do tipo spinifex em alguns serpentinitos (Noce et al. 1990; Pinheiro & Nilson 1997). Em Lamim rochas metaultramáficas com texturas cumuláticas foram descritas por Jordt-Evangelista & Silva (2005). Outras ocorrências ultramáficas com olivina e/ou piroxênios preservados encontram-se em Amarantina, distrito de Ouro Preto (Martins 1999), Queluzito (Braga 2006), Lagoa Dourada (Fonseca & Pereira 2008), Barra Longa (Medeiros Júnior 2009) e Mariana (Santos & Mota 2010). 2

25 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. N W Belo Horizonte W S 20 Rio Manso Ouro Preto Barra Longa Mariana Legenda Belo Horizonte S Sede Municipal Área Estudada Limite dos Municípios Lagoa Dourada Queluzito Lamim km S Figura 1.1- Localização das áreas de ocorrência dos corpos ultramáficos estudados nos respectivos municípios VIAS DE ACESSO Os corpos de rochas ultramáficas estudados localizam-se na porção centro-sudeste de Minas Gerais nos municípios de Rio Manso, Ouro Preto (distrito de Amarantina), Mariana, Barra Longa, Lamim, Queluzito e Lagoa Dourada. Para acessá-los tendo como partida a cidade de Belo Horizonte deve-se seguir pelas rodovias BR-381, BR-040, BR-383, BR-482 e BR-356, como observado na figura MATERIAIS E MÉTODOS Pesquisa bibliográfica e trabalhos de campo Realizou-se um levantamento bibliográfico sobre as rochas ultramáficas e metaultramáficas e localização dos corpos para trabalhos de campo. Através da localização das ocorrências foi realizada coleta de amostras para laminação, análise microscópica dos minerais e texturas, análise química e estudos de balanço de massa. Ao todo foram realizados 7 dias de trabalho de campo e coleta de 32 amostras. 3

26 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação W W W N Rio Manso MG-010 MG-020 BR-262 BR-381 MG-262 BR-381 Belo Horizonte MG-129 Piracicaba MG S Rio Rio Manso BR-356 Rio Gualaxo MG-326 Barra Longa Legenda 20 MG-040 Rio Paraopeba BR-040 Ouro Preto MG-443 Rio do Norte Mariana Gualaxo BR-482 do Sul S Belo Horizonte Queluzito Rio Piranga 0 Sede Municipal Rodovia Federal Rodovia Municipal Área Estudada km BR-494 BR-383 Lagoa Dourada Lamim MG S Figura 1.2- Vias de acesso da área estudada Trabalhos de laboratório Descrição macroscópica e microscópica das amostras As amostras foram descritas macroscopicamente e selecionadas para a confecção de lâminas delgadas polidas. Foram descritas 32 lâminas em microscópio petrográfico de polarização por luz incidente e luz transmitida. MEV-EDS e microssonda eletrônica de varredura Para obter as análises semi-quantitativas de química mineral utilizou-se o microscópio eletrônico de varredura (MEV) de marca JEOL, modelo JSM com espectrometria de dispersão de energia (EDS) Thermo Electron acoplado. Esse equipamento pertence ao Laboratório de Microanálise (MICROLAB) do DEGEO-UFOP e operou sob condições analíticas de 20kV, com largura de feixe 10 µm e 2000 contagens. 4

27 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. Por MEV-EDS foram analisadas 8 lâminas para obter a variação composicional e a fórmula unitária dos minerais. Para análise química quantitativa dos minerais foram selecionadas 6 lâminas, nas quais foram analisados 168 pontos. O equipamento utilizado para essas análises é a microssonda eletrônica da marca JEOL, modelo JCXA-8900RL que pertence ao Laboratório de Microanálises do consórcio Física-Química-Geologia da UFMG e CDTN-CNEN. O aparelho operou com uma tensão de 15 kve corrente de feixe de 20nA. Os elementos analisados para óxidos e sulfetos foram Sb, Fe, Ag, Co, S, Ni, Cu, Zn, As e para os outros minerais foram Cr, Na, K, Mn, Mg, Ca, Fe, Al, Ti, Ni, Si, Zn. Os resultados são expressos na forma de seus óxidos mais comuns, com exceção do Fe que foi expresso como FeO. Todos os padrões utilizados pertencem à coleção Ian Steele. A tabela 1.1 mostra os padrões escolhidos e as condições analíticas para cada elemento analisado. Geoquímica Para as análises químicas foram selecionadas 22 amostras de rochas coletadas durante as atividades de campo. O elementos maiores foram analisados via Espectrômetro de Fluorescência de Raios X (FRX), de marca Philips PW2404, modelo MagiX com amostrador automático PW2504 e tubo de Rh a 2,4kW, no Laboratório de Fluorescência de Raios-X do DEGEO-UFOP. Posteriormente, foi realizada análise química de rocha total via Espectrofotômetro de Emissão Atômica com Fonte Plasma (ICP-OES), de marca Spectro e modelo Ciros CCD, no Laboratório de Geoquímica Analítica (LGqA) do DEGEO-UFOP. A digestão química das amostras foi feita a partir da dissolução nos ácidos HCl, HNO 3 e HF, seguindo os protocolos internos do LGqA. Os limites de quantificação do equipamento são apresentados na tabela Estudos de balanço de massa Os estudos de balanço de massa foram realizados pelo método da isócona de Grant (1986), aperfeiçoado de Gresens (1967), para verificar as variações químicas que afetaram as rochas metaultramáficas nos processos metassomáticos. Para utilização do método determinou-se a densidades das rochas por meio da balança hidrostática (razão entre o peso da amostra no ar e dentro d água) no Laboratório de Geoquímica Analítica (LGqA) do DEGEO-UFOP. 5

28 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... Tabela 1.1- Elementos analisados por microssonda eletrônica para silicatos, óxidos e sulfetos, os padrões escolhidos e o tempo de contagem. Cristal Tempo de Contagem Elementos Analisados Raio X analisado no padrão Nome do Padrão Pico Back Ag La PETJ Ag Metal 20 s 10 s Al Ka TAP Al 2 O 3 10 s 5 s As Ka LIF Arsenopirita 20 s 10 s Ca Ka PETJ Andradita 10 s 5 s Cl Ka PETJ Cl-Apatita 10 s 5 s Co La LIF Co Metal 10 s 5 s Cr Ka LIF Cr 2 O 3 10 s 5 s Cu Ka LIF Cu Metal 10 s 5 s F Ka TAP Fluorita 10 s 5 s Fe Ka LIF Magnetita 10 s 5 s K Ka PETJ Microclina 10 s 5 s Mg Ka TAP MgO 10 s 5 s Mn Ka LIF Rodonita 10 s 5 s Na Ka TAP Jadeíta 10 s 5 s Ni Ka LIF Pentlandita 10 s 5 s S Ka PETJ Pirita 10 s 5 s Sb La PETJ Estibinita 10 s 5 s Si Ka TAP Quartzo 10 s 5 s Ti Ka PETJ Rutilo 10 s 5 s Zn Ka LIF Esfalerita 30 s 15 s Tratamento e análise dos dados Os dados obtidos nos estudos petrográficos, de química mineral, de geoquímica e balanço de massa foram tratados e interpretados. Os resultados de química mineral e análises químicas de rocha total foram processados no software Minpet versão 2.02 (Richard 1995). Para os cálculos de balanço de massa foi utilizado o software Microsoft Office Excel A confecção dos mapas e figuras foram realizadas no software ArcGis versão 9.3 e no software Adobe Illustrator CS3. 6

29 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. Tabela Limite de quantificação em ppm dos elementos analisados por ICP-OES. Elementos Al As Ba Be Ca Co Cr Cu Limite de Quantificação 42,7 8,67 0,04 0,30 19,4 1,2 1,32 0,81 Elementos Fe K Mg Mn Na Ni P Pb Limite de Quantificação 77,8 5,44 0,34 0,18 2,78 2,47 7,34 9,87 Elementos Sb Sr Th Ti V Y Zn Zr Limite de Quantificação 12,6 0,03 2,03 1,53 9,32 0,12 0, 62 0,50 7

30 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... 8

31 CAPÍTULO 2 CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL 2.1 INTRODUÇÃO As áreas de estudo deste trabalho estão localizadas na parte sul do Cráton do São Francisco, que pertence à Província Estrutural São Francisco (PESF), e na porção sudoeste da Faixa Araçuaí, que se localiza na Província Estrutural Mantiqueira (PEM). A PESF, definida por Almeida et al. (1977, 1981), abrange todo o território do Cráton do São Francisco. Segundo Almeida et al. (1981), este cráton teria suas margens deformadas durante o Evento Transmazônico e retrabalhadas durante o Evento Brasiliano. De acordo com Almeida (1977), o Cráton do São Francisco é margeado, a norte, pelas faixas Sergipana e Riacho do Pontal, a noroeste, pela Faixa Rio Preto, a oeste, pela Faixa Brasília e a sul/sudeste pela Faixa Araçuaí. A PEM, tal como definida por Almeida et al. (1977, 1981), é paralela a costa sul e sudeste do Brasil, delineando uma faixa de direção NE-SW, com mais de km. Esta é composta pelos orógenos neoproterozóicos Araçuaí, Ribeira, Dom Feliciano e São Gabriel, e pela zona de interferência entre os orógenos Brasília e Ribeira (Heilbron et al. 2004). Almeida (1977) deu o nome Araçuaí à faixa de dobramentos edificada à margem sudeste do Cráton do São Francisco, durante a orogênese Brasiliana. Segundo Pedrosa-Soares & Wiedemann- Leonardos (2000) e Heilbron et al. (2004), a região está compreendida entre o cráton do São Francisco e a margem continental brasileira, entre os paralelos 15 e 21 S. As faixas Araçuaí e Congo Ocidental constituíam um único orógeno brasiliano-panafricano, denominado orógeno Araçuaí-Congo Ocidental. Portanto, a Faixa Araçuaí representa a porção brasileira originária do paleocontinente Gondwana (Alkmim et al. 2007). 2.2 UNIDADES GEOLÓGICAS As ocorrências de rochas metaultramáficas com olivina e piroxênio preservados, localizadas no QF e adjacências, comumente se encontram associados a complexos metamórficos (e.g Complexo do Bação, Complexo do Bonfim, Complexo Campo Belo, Complexo Ressaquinha, Complexo Acaiaca, Complexo Mantiqueira) (Figura 2.1).

32 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... Cráton do São Francisco N Belo Horizonte Cráton dosão Francisco Rio Manso Complexo do Bonfim Amarantina Acaiaca 21 Oceano Atlântico Complexo Campo Belo Mariana Legenda Grupo Itacolomi Supergrupo Minas Queluzito Lamim Complexo Ressaquinha Suíte Alto Maranhão Complexo Acaiaca Complexo do Bação Complexo Mantiqueira 21 Limite do Cráton São Francisco Lagoa Dourada Localização das rochas deste estudo Supergrupo Rio das Velhas Embasamento do Cráton São Francisco km Figura 2.1- Mapa geológico regional modificado do mapa geológico do estado de Minas Gerais, escala 1: (Heineck et al. 2003) e localização das áreas de ocorrências dos corpos estudados de rochas ultramáficas Unidades Geológicas da Província do São Francisco Complexo do Bação O Complexo do Bação forma uma estrutura dômica e se encontra no interior do QF (Figura 2.1). É constituído por gnaisses migmatíticos TTG e rochas básicas subordinadas, sendo embasamento do greenstone belt Rio das Velhas (Figueiredo & Barbosa 1993). Gomes (1985) efetuou um estudo petrológico e geoquímico dessas rochas e identificou gnaisses, metabasitos, ortoanfibolitos, paraanfibolitos que gradam para cálcio-silicáticas e metapelitos. Com base em datações U/Pb em titanitas e monazitas Machado et al. (1989) consideraram que a fase final de remobilização de rochas mais antigas, provavelmente arqueanas, se deu a cerca de 2,0 Ga, na parte sudoeste do Complexo do Bação. 10

33 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. Com exceção da geração mais jovem de granitóides, todos os componentes arqueanos foram deformados e metamorfizados no Evento Rio das Velhas com idade de 2,78 e 2,7 Ga (Carneiro et al. 1998; Teixeira et al. 2000). Complexo do Bonfim O Complexo do Bonfim situa-se a oeste do QF, entre as serras da Moeda e do Curral. De acordo com Carneiro (1992) encontram-se nele as seguintes unidades: gnaisse Alberto Flores, anfibolito Paraopeba, gnaisse Souza Noschese, tonalito Samambaia, anfibolito Candeias, granito Brumadinho, metadiabásio Conceição do Itaguá e diabásio Santa Cruz. Datações de zircão para os litotipos do Complexo do Bonfim indicaram uma complexa evolução arqueana do QF. Segundo Machado & Carneiro (1992) primeiro houve vulcanismo há 2,78 Ga no SGRV, acompanhado pela colocação de intrusões cálcio-alcalinas no Complexo do Bonfim, posteriormente a crosta pré-existente (3,2-2,8 Ga) foi metamorfizada, gerando o gnaisse Alberto Flores. Por último ocorreu um magmatismo tardio de 2,7 Ga, sendo representado pela presença de diques graníticos. Complexo Campo Belo O Complexo Campo Belo aflora a sul do Quadrilátero Ferrífero e do Complexo Bonfim (Carneiro 1992). Este complexo foi primeiro reconhecido por Machado Filho et al. (1983) e posteriormente denominado Complexo Metamórfico Campo Belo de idade arqueana por Teixeira et al. (1996). É constituído essencialmente por suítes de alto grau metamórfico de composição TTG (tonalito-trondhjemito-granodiorito) e charno-enderbíticas (Carneiro et al. 2006), estando sua evolução tectônica relacionada a vários eventos de acresção ocorridos entre o Paleo e o Mesoarqueano, a partir de primitivos arcos vulcânicos (Teixeira 1985; Teixeira et al. 2000; Fernandes 2001; Oliveira 2004a). Complexo Ressaquinha O Complexo Ressaquinha é formado, segundo Raposo (1991) por um conjunto de granitóides que se encontram em contato com as litologias do Complexo Santo Antonio do Pirapetinga. Estes granitóides estão correlacionados ao batólito Alto Maranhão (Grossi Sad et al. 1983). De acordo com Raposo (1991) o Complexo Ressaquinha é formado por um grande batólito, gerado por anatexia de 11

34 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... material crustal, preservando em seu interior porções de gnaisses bandados. O conjunto de rochas desse complexo apresenta metamorfismo nas fácies xisto verde a anfibolito. Suíte Alto Maranhão A suíte Alto Maranhão encontra-se na porção meridional do Cráton São Francisco. Heineck et al. (2003) apresentam uma subdivisão dos terrenos plutônicos e ortognáissicos, intermediários a félsicos, paleoproterozóicos, do Cinturão Mineiro, em três unidades maiores. Estas unidades são separadas com base na área de ocorrência, na composição e na idade de cristalizacão. A primeira unidade é formada por metagabros e metadioritos de 2,2 Ga. A segunda unidade é composta por granitóides, divididos em três suítes, Suíte Alto Maranhão (2,16 2,12 Ga), Suíte Brás Pires, sem indicação de idade, e Suíte Alcalina, 2,03 Ga. E por último há os Complexos Gnáissicos como o Complexo Piedade (2,15 2,20 Ga). A Suíte Alto Maranhão reúne um grande número de corpos plutônicos intermediários a ácidos e interpretados como resultantes da evolução de um orógeno acrescionário paleoproterozóico relacionado ao Ciclo Transamazônico da porção meridional do Cráton São Francisco (Teixeira et al. 2000). Esta unidade possui rochas félsicas plutônicas de composição quartzo-diorítica a granodiorítica, intrusivas em terrenos vulcanossedimentares e no embasamento ortognáissico arqueano (Guild 1957; Pires 1977; Grossi Sad et al. 1983; Noce 1995; Seixas 2000; Martins 2008). Supergrupo Rio das Velhas O Supergrupo Rio das Velhas (SGRV) constitui um greenstone belt arqueano (Almeida 1976; Schorscher 1978; Ladeira 1980a; Roeser et al. 1980; Ladeira & Roeser 1983) e situa-se na porção centro-meridional do estado de Minas Gerais. Constitui-se em uma das principais unidades geológicas do QF. O SGRV foi definido originalmente como Série Rio das Velhas por Dorr (1969), sendo sua elevação a supergrupo proposta por Menezes Filho et al. (1977). O SGRV ocupa cerca de km 2 no QF, sendo envolto por rochas gnáissicas, graníticas e migmatíticas. As relações de contato da base do SGRV com gnaisses graníticos, segundo Ladeira (1980a), são geralmente obscurecidas por severa granitização e tectonismo. De fato, Dorr (1969) e Herz (1978) mostram a existência, em certas áreas em torno do Complexo do Bação, de uma auréola termo-metamórfica, acompanhada por mobilizados pegmatóides que intrudem ao longo dos contatos e se injetam em ambos, Complexo do Bação e Rio das Velhas. Dorr (1969) subdividiu o SGRV em Grupo Nova Lima (inferior) e Maquiné (superior). Schorscher (1978, 1979) e Schorscher et al. (1982) adicionaram uma nova unidade ultramáfica basal 12

35 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. denominada Grupo Quebra Osso. Ladeira (1980a, 1980b) mantém a proposta feita por Dorr (1969), mas divide o Grupo Nova Lima em três unidades, que da base para o topo são: Unidade Metavulcânica, Unidade Metassedimentar Química, e por último uma Unidade Superior Clástica. A idade de vulcânicas félsicas da Unidade Metavulcânica é de 2,776 Ga (Machado et al. 1992). A Unidade Metavulcânica é constituída por derrames ultramáficos-máficos e associações félsicas e apresenta komatiitos com textura spinifex, serpentinitos, esteatitos, talco xistos, clorita xistos, formação ferrífera bandada, quartzo-carbonato xisto e filitos. Na Unidade Metassedimentar Química encontram-se metacherts, formação ferrífera bandada e quartzo-carbonato xistos e filitos. A Unidade Superior Clástica compreende quartzo-mica xistos, quartzo filitos e quartzitos com níveis conglomeráticos. O Grupo Maquiné é subdividido em Formação Palmital, inferior, e Formação Casa Forte, superior (Dorr 1969). A formação Palmital é constituída essencialmente por filitos quartzosos, quartzitos homogêneos e lentes conglomeráticas, e a Formação Casa Forte por lentes de conglomerados e quartzitos (Ladeira & Roeser 1983). Supergrupo Minas O Supergrupo Minas (SGM) constitui uma sequência de rochas metassedimentares supracrustais de idade paleoproterozóica sobreposta ao SGVR (Dorr 1969; Babinski et al. 1995; Machado et al. 1996). O SGM engloba quatro unidades principais sendo da base para o topo, os sedimentos clásticos do Grupo Caraça, os sedimentos químicos do Grupo Itabira, unidades clásticas e químicas do Grupo Piracicaba e sedimentos do tipo flysh do Grupo Sabará Unidade Geológicas da Província Mantiqueira Complexo Mantiqueira Barbosa (1954) utilizou o termo Série Mantiqueira para nomear os gnaisses que ocorrem a sul e a leste da Serra do Espinhaço. Esta unidade foi denominada por Brandalise (1991) de Complexo Mantiqueira e descrita por ele como uma sequência de gnaisses ortoderivados, de composição granitotonalítica, intercalados por anfibolito, além de pequenos corpos de rochas granulíticas. No contexto geotectônico, o Complexo Mantiqueira compõe uma extensa faixa de ortognaisses de composição TTG (tonalito-trondhjemito-granodiorito), empurrados sobre a margem meridional do cráton do São Francisco e de idade paleoproterozóica conforme determinado pelo método U-Pb (Silva et al. 2002; Noce et al. 2007). 13

36 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... Complexo Acaiaca O Complexo Acaiaca foi primeiro descrito por Jordt-Evangelista (1984, 1985). Os litotipos encontrados são piribolitos (composição básica), e plagiogranulitos (composição granodiorítica), kinzigitos e granada-sillimanita xistos (Jordt-Evangelista & Müller 1986a, 1986b). O complexo estende-se por uma estreita faixa N-S, constituída predominantemente de granulitos, por vezes retrometamorfizados na fácies anfibolito. Medeiros Júnior (2009) descreve pegmatitos graníticos, granulitos félsicos, máficos e de protólito pelítico, além de um granulito de composição ultramáfica, constituído essencialmente por ortopiroxênio e olivina. Por geotermobarometria Medeiros Júnior (2009) obteve valores de pressão intermediários (P~6.5 kbar) e pico metamórfico em torno de 800 C. As datações realizadas por Teixeira et al. (1987) forneceram uma idade Rb-Sr de 2,0 Ga para o evento metamórfico de fácies granulito. 14

37 CAPÍTULO 3 GEOLOGIA LOCAL E PETROGRAFIA 3.1 INTRODUÇÃO Para o estudo das rochas ultramáficas e metaultramáficas do QF e adjacências, foi realizada, nos trabalhos de campo, a coleta de amostras e, posteriormente, a confecção de lâminas delgadas descritas neste capítulo. Na figura 3.1 tem-se a localização dos pontos amostrados. As rochas ultramáficas e metaultramáficas são encontradas em ocorrências localizadas, não possuem grande distribuição e comumente aparecem em blocos de metros a decâmetros. Os contatos com as rochas encaixantes acham-se sempre obliterados pela alteração intempérica, o que dificulta a interpretação das relações estratigráficas. As rochas peridotíticas caracterizam-se por tipos petrográficos variados e apresentam metamorfismo e metassomatismo em diferentes graus. Algumas apresentam minerais ígneos como olivina, piroxênio e espinélio e são fundamentais para a interpretação do protólito magmático das metaultramáficas. Macroscopicamente, as metaultramáficas com minerais ígneos preservados são bem parecidas, com cor variando de cinza azulado a cinza esverdeado, os esteatitos e serpentinitos possuem cores mais claras e são mais macios, podendo ser riscados com facilidade. A classificação desses litotipos segue as recomendações feitas por Fettes & Desmons (2007). O termo granofels foi aplicado aos litotipos que não apresentam xistosidade e o termo xisto àqueles que apresentam esta estrutura. O termo meta é utilizado como prefixo de nomes de rocha ígneas fracamente metamorfizadas, que ainda preservam minerais do protólito. 3.2 PETROGRAFIA DAS UNIDADES Levando em consideração a variedade de localidades estudadas optou-se por descrever os litotipos por região. Abaixo seguem os tipos petrográficos encontrados em Amarantina, Lamim, Queluzito, Mariana, Barra Longa, Lagoa Dourada e Rio Manso. 3.3 AMARANTINA As metaultramáficas se localizam na região de Amarantina, no município de Ouro Preto (Figura 3.1). Estes litotipos possuem olivina, ortopiroxênio e espinélio preservados e são uma ocorrência impar no Complexo do Bação, QF (Figura 3.2). Segundo Martins (1999) as

38 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... metaultramáficas estão rodeadas pelo Gnaisse Amarantina, entretanto sua relação de contato não foi observada em campo S W W Brumadinho Itatiaiuçu Rio Manso Itabirito W W GB-AM-2GB-AM-6 GB-AM-3 GB-AM-1 Catas Altas Santa Bárbara Alvinópolis Mariana Barra Longa PAC N S S Itaguara SPF GB-RM-1 Bonfim Ouro Branco Ouro Preto TG-37 Piranga S Crucilândia km km GB-QE-4 Catas Altas da Noruega S Entre Rios de Minas Lagoa Dourada km GB-LD-60 GB-LD-62 GB-QE-1A Queluzito GB-QE-5 Casa Grande W W Itaverava km Lamim GB-LA-38A GB-LA-39B HJ-LAM1 HJ-LAM2 HJ-SO GB-LA-38B GB-LA-37 GB-LA-39A GB-LA-25 GB-LA-32 GB-LA-33 GB-LA W W S S Convenções Cartográficas Localização amostras Limite dos municípios Sede dos municípios Figura 3.1- Mapa de localização dos litotipos estudados. Os corpos metaultramáficos foram encontrados em 4 pontos, fora da área urbana de Amarantina, são eles o metaperidotito (GB-AM-1), tremolita-clorita-serpentina granofels (GB-AM-2), espinélio metaperidotito (GB-AM-3) e metaperidotido (GB-AM-6). Os dois primeiros pontos, (GB- AM-1 e GB-AM-2) estão a sudoeste da BR-356, enquanto que os afloramentos (GB-AM-3 e GB-AM- 16

39 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. 6) estão a nordeste da BR-356 e são acessados por estradas de chão. A distância entre os corpos é de cerca de 2 km W W GB-AM-6 N BR-356 GB-AM-2 GB-AM-6 GB-AM-3 GB-AM-3 GB-AM S km Convenções Cartográficas Localização amostras Corpo metaultramáfico Área Urbana Amarantina Corrego do Riacho BR-356 Rodovia Federal Estradas sem pavimentação Drenagens S GB-AM-2 GB-AM-1 Rio Maracujá W W m Figura 3.2- Localização dos afloramentos na região de Amarantina. GB-AM-1 e GB-AM-6: metaperidotito; GB-AM-2: tremolita-clorita-serpentina granofels; GB-AM-3: espinélio metaperidotito. Os afloramentos são formados por blocos de metros a decâmetros (Figura 3.3 A, C e D), possuem coloração em tons de verde e cinza, granulação variando de fina a média, são maciços e alguns estão dobrados (Figura 3.3 E e F). Pela distribuição dos afloramentos na área estima-se que este corpo tenha uma dimensão de pelo menos 500m 2. Além de metaultramáficas parcialmente preservadas do metamorfismo, nesta área existem ocorrências de esteatitos, serpentinitos e gnaisses (Figura 3.3 B) que se encontram em estágio avançado de alteração intempérica, impossibilitando a coleta de amostras para estudo. A composição modal das amostras estudadas encontra-se na Tabela 3.1. Metaperidotito (GB-AM-1) O metaperidotito (GB-AM-1) possui até 20% em volume de olivina que ocorre em grãos maiores distribuídos em matriz fina composta por clinoanfibólio, serpentina, clorita, talco, magnetita e ilmenita. Os grãos de olivina, são arredondados e anédricos, medem cerca de 0,8mm e possuem alteração nas fraturas e bordas para serpentina e talco. A fórmula estrutural média da olivina, obtida 17

40 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... por meio de análises de microssonda, é Mg 1,6 Fe 0,4 Si 0,99 O 4 (ver capítulo 4), com 80% do componente forsterita. Figura 3.3- A- Afloramento do metaperidotito (GB-AM-6). B- Afloramento do gnaisse intemperizado próximo ao ponto (GB-AM1). C- Afloramento do espinélio metaperidotito (GB-AM-3) D- Afloramento do tremolitaclorita-serpentina granofels (GB-AM-2). E- Amostra de mão do metaperidotito (GB-AM-6) dobrado. F- Amostra de mão do metaperidotito (GB-AM-1). O clinoanfibólio apresenta-se em cristais prismáticos e incolores, constitui cerca de 50%, foi identificado por MSE e MEV-EDS como magnésio-hornblenda. 18

41 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. O restante da rocha é formado por clorita, talco e opacos, que foram identificados por MVE/EDS como magnetita. Tremolita-clorita-serpentina granofels (GB-AM-2) O tremolita-clorita-serpentina granofels (GB-AM-2), encontra-se acerca de 200m do metaperidotito (GB-AM-1). Embora não apresente minerais ígneos preservados, é provável, pela proximidade, que seja produto do metamorfismo do metaperidotito. A microestrutura é decussada decorrente das palhetas desorientadas de serpentina, clorita e talco. A tremolita (15%) ocorre em cristais incolores e prismáticos. Serpentina é o mineral mais abundante (55%), ocorre em palhetas finas sem orientação preferencial. Clorita (20%), ocorre em palhetas incolores, com cor de polarização baixa. Talco (5%) e Cr-magnetita (5%) compõe o restante da rocha. Espinélio metaperidotito (GB-AM-3) O espinélio metaperidotito(gb-am-3) possui minerais ígneos como olivina, ortopiroxênio e espinélio, que somam até 30% do volume da rocha, e proporções variáveis de minerais metamórficos como tremolita, serpentina, clorita, talco e opacos que juntos constituem os restantes 70% da rocha. Olivina aparece em cristais anédricos de até 0,8mm, com alteração para talco e serpentina. A fórmula estrutural média da olivina, obtida por meio de análises de MSE é Mg 1,7 Fe 0,3 Si 0,99 O 4 (Ver capítulo 4) correspondente a cerca de 85% do componente forsterita. Ortopiroxênio é incolor, raramente é observada a sua clivagem, o que torna difícil a separação de olivina. A fórmula estrutural é Ca 0,33 (Mg 1,71 Fe 0,29 )Si 1,97 O 6, isto é, com En 85 (ver capítulo 4), encontra-se substituído parcialmente por talco, serpentina e tremolita, gerados por reações metamórficas em condições da fácies xisto verde. Espinélio ocorre em grãos anédricos medindo cerca de 0,2mm, de cor verde-escura e encontrase sempre rodeado por clorita. A sua fórmula estrutural média é (Mg 0,65 Fe 0,35 )Cr 0,1 Al 1,9 O 4 (ver capítulo 4), o que corresponde a uma composição intermediária entre espinélio s.s. e hercinita, sendo, portanto, classificado como pleonasto. O clinoanfibólio é incolor e foi classificado como tremolita. Apresenta cores de polarização até início da 2 a ordem, ocorre em cristais prismáticos delgados de até 0,5mm. As seções basais apresentam típica clivagem dos anfibólios. 19

42 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... Serpentina, clorita e talco são incolores, ocorrem disseminados pela lâmina e apresentam granulação fina a média. Os opacos encontrados são ilmenita, Cr-magnetita e os raros antimonietos e antimonioarsenietos breithauptita e arita, identificados por MEV-EDS e MSE (ver capítulo 4). Metaperidotito (GB-AM-6) O metaperidotito(gb-am-6) apresenta cerca de 30% de olivina, que ocorre em grãos maiores distribuídos em matriz fina composta por tremolita, serpentina, clorita, talco e opacos. Olivina apresenta-se parcialmente alterada, em geral os grãos estão envoltos por massa fibrosa formada por serpentina, menos frequente observa-se clorita e talco. Os grãos chegam a 0,5mm. A porcentagem de Fo é 87% e sua fórmula estrutural é Mg 1,7 Fe 0,3 Si 0,99 O 4 (ver capítulo 4). Localmente verifica-se que a rocha apresenta-se bandada e dobrada, conforme mostram as figuras 3.3, 3.4 C, 3.5 e 3.6. O bandamento mineralógico é dado pela alternância de bandas onde olivina está preservada com bandas ricas em minerais metamórficos como serpentinas, cloritas, talco ou tremolita. É provável que as bandas ricas nestes minerais metamórficos ricos em oxidrila tenham sido formadas no processo metamórfico de grau baixo em consequência da infiltração do fluido aquoso em descontinuidades como fraturas ou falhas em arranjos paralelos. Na figura 3.5 tem-se a impressão de que os cristais de olivina estão dobrados, o que, no entanto, só ocorreria em altas condições de pressão e temperatura. A ausência de extinção ondulante mostra que os grãos de olivina não estão deformados. Interpreta-se esta estrutura dobrada como sendo resultante da deformação da rocha que já possuía o bandamento. Como filossilicatos são muito dúcteis, o deslizamento para gerar a dobra concentrou-se nas bandas ricas nestes minerais. Os opacos foram classificados por MSE e MEV-EDS como ilmenita, magnetita, Cr-magnetita, pirita, pentlandita, breithauptita e arita. Tabela 3.1- Composição modal dos litotipos de Amarantina (% volumétrica). Esp espinélio, Ol olivina, Opx ortopiroxênio, Tr tremolita, Srp serpentina, Chl clorita, Tlc talco, Op opacos. Amostra Litotipo Esp Ol Opx Tr Hbl Srp Chl Tlc Op GB-AM-1 Metaperidotito GB-AM-2 Tremolita-clorita-serpentina granofels GB-AM-3 Espinélio metaperidotito GB-AM-6 Metaperidotito

43 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. Figura 3.4- Fotomicrografias dos litotipos de Amarantina. A Espinélio metaperidotito (GB-AM-3) luz polarizada plana. B- Idem, luz polarizada cruzada. C Metaperidotito (GB-AM-6) mostrando bandamento dobrado. D - Espinélio metaperidotito (GB-AM-3) luz polarizada cruzada. Chl clorita, Spl espinélio, ol olivina. Figura 3.5- Fotomicrografia do metaperidotito dobrado (GB-AM-6). 21

44 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... A B Fotomicrografia 500 µm 500 µm C A C B Fotomicrografia 500 µm Figura 3.6 Fotomicrografias do metaperidotito (GB-AM-6) em diferentes cortes conforme mostrados no desenho esquemático. 3.4 LAMIM Na região de Lamim, Silva (1997) descreveu três litotipos, a saber, ortognaisses com composição granítica, metamáficas anfibolíticas e metaultramáficas incluindo metalherzolitos, serpentinitos e esteatitos. As rochas metamáficas e metaultramáficas são consideradas como pertencentes ao Grupo Nova Lima, base do greenstone belt Rio das Velhas (Jordt-Evangelista & Silva 2005). As rochas metaultramáficas ocorrem na porção norte e centro-leste do município de Lamim (Figura 3.1). Foram descritos sete litotipos: metaperidotito, antofilita-tremolita-clorita granofels ± serpentina, tremolitito, clorita xisto, serpentinito e esteatito que se encontram localizados em três regiões de lamim, sendo a mais ao sul (Figura 3.7) composta apenas por metaperidotito, constituindo um corpo de aproximadamente 1km. Os outros dois corpos são formados por litotipos variados. 22

45 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. Os afloramentos apresentam-se em grande parte na forma de blocos maciços, as relações de contato com as encaixantes não puderam ser observadas (Fig. 3.8-A e B). A composição modal dos litotipos amostrados encontra-se na Tabela 3.2. ME-14 BR-482 GB-LA-49A GB-LA-49B N MG-132 GB-LA-48 GB-LA-44 Rio Piranga GB-LA-47 Convenções Cartográficas S S GB-LA-38A GB-LA-39B GB-LA-38B GB-LA-37 GB-LA-39A HJ-LAM1 HJ-LAM2 HJ-SO GB-LA-25 GB-LA-33 GB-LA W W GB-LA-24 0 Localização amostras Rodovia Federal Rodovia Estadual Estradas sem pavimentação Drenagens 1 2 km Figura 3.7 Localização dos afloramentos amostrados na região de Lamim. GB-LA-24, GB-LA-25, GB-LA-32, GB-LA-33, HJ-LAM1, HJ-LAM2 e HJ-SO: metaperidotito. GB-LA-39A: antofilita-clorita-tremolita granofels. GB-LA-49A: antofilita-serpentina-tremolita-clorita granofels. GB-LA-37, GB-LA-47: tremolitito. GB-LA-38A e GB-LA-39B: clorita xisto. GB-LA-38B e GB-LA-48: serpentinito. GB-LA-44, GB-LA-49B e ME-14: esteatito. Metaperidotito Afloramentos de metaperidotito ocorrem na parte centro-leste do município de Lamim (Figura 3.1). A rocha é composta essencialmente por anfibólios (30 a 70% em volume), olivina (15 a 25%) e o restante de clorita, serpentina e talco, que são secundários. Olivina ocorre em grãos anédricos a subédricos de até 5 mm de diâmetro, com alteração de em serpentina e clorita nas fraturas irregulares. Cristais relativamente grandes de tremolita envolvem diversos grãos menores de olivina de modo poiquilítico (Fig.3.9 A e B). A fórmula estrutural 23

46 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... apresentada pela amostra GB-LA-33 é (Mg 1,5 Fe 0,5 ) Si 1,0 O 4 com 77% de forsterita (capítulo 4). Figura 3.8 A - Vista geral dos afloramentos de rochas metaultramáficas na região central de Lamim. B Metaperidotito (GB-LA-33). C Metaperidotito (GB-LA-24). D Serpentinito (GB-LA-48) E Pedreira de esteatito (GB-LA-44). F Amostra de mão de clorita xisto (GB-LA-39A). Tremolita é incolor, subdioblástica e possui inclusões de finos opacos. Além dos grandes 24

47 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. cristais com inclusões de olivina, também aparece intercrescida com antofilita ou com envoltório fibroso desta (Fig. 3.9-C), como já havia sido descrito por Jordt-Evangelista & Silva (2005). Clorita apresenta-se em palhetas finas e de cor verde muito pálido, com cor de polarização cinza-acastanhada e alto teor de Mg. Serpentina ocorre em palhetas finas e incolores (5 a 40% em volume) preenchendo fraturas de olivina. Os minerais opacos foram identificados como Cr-magnetita, ilmenita e pentlandita, caracterizados por MEV-EDS e MSE (capítulo 4). A textura do olivina-antofilita-tremolita granofels é semelhante à cumulus, com inclusão de vários grãos de olivina em um único cristal de tremolita. Como tremolita não se forma primariamente em magmas ultramáficos, é possível que se trate de pseudomorfoses sobre o piroxênio intercumulus original. Como tremolita é calciomagnesiana, é provável que o piroxênio original também fosse rico em Ca e Mg, isto é tratava-se de um clinopiroxênio do tipo diopsídio/augita. Este litotipo é o mais preservado da região de Lamim e sugere-se que ele seja o protólito das metaultramáficas como serpentinitos e esteatitos. Como originalmente a rocha possuía olivina e, provavelmente, clinopiroxênio, o ultramafito original se classifica como lherzolito, conforme já discutido por Jordt- Evangelista & Silva (2005). Antofilita-tremolita-clorita granofels ± serpentina O antofilita-clorita-tremolita granofels (GB-LA-39A) é composto essencialmente por clinoanfibólio tremolita (40% em volume), ortoanfibólio antofilita (15%) e clorita (20%). Serpentina (10%), talco (10%) e opaco (5%) perfazem o restante. Os anfibólios apresentam-se em grãos finos, incolores e com textura decussada. A clorita ocorre disseminada e em veios, apresenta-se incolor a fracamente esverdeada. O opaco que foi identificado como magnetita (5%), ocorre em grãos xenoblásticos e disseminados na lâmina. O antofilita-serpentina-tremolita-clorita granofels (GB-LA-49B) é constituído por clorita (40%), tremolita (15%), serpentina (15%) e antofilita (15%). Os anfibólios (Figura 3.9 D) apresentam-se em grãos finos, incolores e com textura decussada. A serpentina é incolor e possui cor de interferência baixa. A clorita aparece incolor a fracamente esverdeada, em palhetas finas com cor de polarização baixa. 25

48 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... O restante da rocha é constituído por talco e magnetita. Tremolitito O tremolitito (GB-LA-37, GB-LA-47) é composto por tremolita (90 a 95%) e clorita (9 a 4%), com a presença de finos opacos (1%). A tremolita é incolor, apresenta granulação fina e textura decussada. Tabela 3.2- Composição modal dos litotipos de Lamim (% volumétrica). Ol olivina, Ant antofilita, Tr tremolita, Srp serpentina, Chl clorita, Tlc talco, Op opacos. Amostra Litotipo Ol Ant Tr Srp Chl Tlc Cb Op GB-LA-24 Metaperidotito GB-LA-25 Metaperidotito GB-LA-32 Metaperidotito GB-LA-33 Metaperidotito HJ-LAM1 Metaperidotito HJ-LAM2 Metaperidotito HJ-SO Metaperidotito GB-LA-39A Antofilita- cloritatremolita granofels GB-LA-49A Antofilita-serpentinatremolita-clorita granofels GB-LA-37 Tremolitito GB-LA-47 Tremolitito GB-LA-38A Clorita xisto GB-LA-39B Clorita xisto GB-LA-38B Serpentinito GB-LA-48 Serpentinito GB-LA-44 Esteatito GB-LA-49B Esteatito ME-14 Esteatito Clorita, que também é incolor, ocorre em palhetas finas, com cor de polarização baixa. A 26

49 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. composição mineralógica não muda muito nas diferentes amostras, variando apenas as proporções de seus constituintes. Clorita Xisto O clorita xisto (GB-LA-38A, GB-LA-49A) possui granulação fina a média com textura lepidoblástica e é composto principalmente por clorita (90 a 94%). A clorita é incolor com aspecto feltroso e cor de polarização cinza. Os minerais opacos são ilmenita e magnetita. A última ocorre em grãos idioblásticos a subidioblásticos, apresentando seções quadradas e triangulares e chama atenção pela quantidade (6 a 10%) e pelo tamanho dos grãos, com até 1,5mm. Figura 3.9- Fotomicrografias dos litotipos de Lamim. A Metaperidotito GB-LA-33: grãos de olivina (Ol) inclusos de modo poiquilítico em tremolita (Tr), luz polarizada plana. B - Idem, luz polarizada cruzada. C - Antofilita-clorita-tremolita granofels (GB-LA-39A): tremolita com sobrecrescimento de antofilita, luz polarizada cruzada. D - Antofilita-serpentina-tremolita-clorita granofels (GB-LA-49B): grãos de antofilita (Ant) e tremolita (Tr), luz polarizada cruzada. Serpentinito 27

50 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... O serpentinito (GB-LA-38B, GB-LA-48) é composto principalmente por serpentina (75 a 80%), esse litotipo apresenta textura decussada e granulação fina a média. A serpentina é incolor, com cor de polarização cinza de 1 a ordem, suas finas palhetas ocorrem sem orientação preferencial. O talco perfaz cerca de 20 a 25% e possui granulação média. Esteatito O esteatito (GB-LA-44, GB-LA-49B, ME-14) aparece associado ao serpentinito e ocorrem transições entre estes dois tipos petrográficos. Este litotipo apresenta textura decussada e granulação fina a média. É composto predominantemente por talco (75 a 82%), em proporções menores ocorrem serpentina (5 a 15%), clorita (4 a 7%), carbonato (3 a 5%), e opacos (1 a 3%). 3.5 QUELUZITO Segundo Braga (2006) as rochas metaultramáficas do município de Queluzito estão rodeadas pelo tonalito Campo Belo, entretanto a relação de contato dessas rochas não foi observada em campo. Os diversos litotipos metaultramáficos se localizam a sudoeste e nordeste da cidade de Queluzito (Figura 3.10) e ocorrem afloramentos, blocos soltos e in situ que se distribuem, no ponto GB-QE-4, por área de cerca de 300m (Figura 3.11). As rochas são maciças, não apresentam foliação, possuem granulação fina a média e coloração em tons de cinza. A composição modal dos litotipos amostrados encontra-se na Tabela 3.3. Antofilita-actinolita-clorita granofels O antofilita-actinolita-clorita granofels (GB-QE-1A) é composto principalmente por ortoanfibólio e clinoanfibólio identificados por MEV-EDS como antofilita (15%) e actinolita (35%). A antofilita é incolor e os cristais são prismáticos. A actinolita é fracamente esverdeada a incolor, ocorre em cristais prismáticos, aparece intercrescida com antofilita ou com envoltório fibroso desta (Figura 3.12 A e B). Em menores proporções aparecem clorita, serpentina, carbonatos e opacos identificados como magnetita, que juntos, perfazem cerca de 50% em volume da rocha. 28

51 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. GB-QE-4 N S GB-QE-1A Convenções Cartográficas Localização amostras Área Urbana Queluzito S Estradas pavimentadas Estradas sem pavimentação Drenagens GB-QE-5 Rio da Prata W W Rio Paraopeba 0 0,5 1 km Figura 3.10 Localização dos afloramentos na região de Queluzito. GB-QE-1A: antofilia-actinolita-clorita granofels. GB-QE-4: antofilita-clorita-hornblenda granofels, GB-QE-5: metaperidotito. Antofilita-clorita-hornblenda granofels O antofilita-clorita-hornblenda granofels (GB-QE-4) é constituído principalmente por hornblenda (30%), clorita (25%) e antofilita (20%). A hornblenda é fracamente colorida a incolor e foi caracterizada por MEV-EDS (capítulo 4) como magnésio hornblenda. O talco (15%) constitui pseudomorfos provavelmente de olivina e aparecem rodeados por hornblenda (Figura 3.12 C e D). O restante da rocha é formado por carbonatos, serpentina e opacos caracterizados como magnetita. Metaperidotido O metaperidotito (GB-QE-5) é composto principalmente por ortoanfibólio e olivina. A rocha apresenta porfiroblastos de olivina em matriz fina com textura decussada. Olivina (20%) aparece em grãos de até 0,7 mm, apresenta fraturas preenchidas por serpentina, 29

52 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... também se observa que houve crescimento da antofilita à custa de olivina (Figura 3.12 E e F). O ortonfibólio (57%) encontrado foi identificado por MSE como antofilita. Esta é incolor, ocorre em cristais prismáticos e delgados e com granulação fina. O restante da rocha é formado por talco, clorita, serpentina e opacos. Os minerais opacos formam uma poeira e estão disseminados. Por MSE foram identificados como ilmenita, magnetita, cromita e pentlandita. A B C D Figura 3.11 A Blocos de antofilita-clorita-hornblenda granofels (GB-QE-4). B Idem. C Afloramento de antofilita-actinolita-clorita granofels (GB-QE-1A). D Afloramento de metaperidotito (GB-QE-5). 30

53 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. Figura 3.12 Fotomicrografias dos litotipos de Queluzito. A Actinolita intercrescida com antofilita no antofilita-actinolita-clorita granofels (GB-QE-1A), luz polarizada plana. B Idem A luz polarizada cruzada. C Pseudomorfos de olivina substituídos por talco e rodeados por hornblenda no antofilita-clorita-hornblenda granofels (GB-QE-4), luz polarizada plana. D Idem C, luz polarizada cruzada. E Olivina no metaperidotito (GB-QE-5), luz polarizada plana. F Idem E, luz polarizada cruzada. Act actinolita, Ant antofilita, Hbl hornblenda, Ol olivina. 31

54 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... Tabela 3.3- Composição modal dos litotipos de Queluzito (% volumétrica) Ol olivina, Ant antofilita, Act actinolita, Hbl hornblenda, Srp serpentina, Chl clorita, Tlc talco, Op opacos. Amostra Litotipo Ol Ant Act Hbl Srp Chl Tlc Cb Op GB-QE-1A Antofilita-actinolita-clorita granofels GB-QE-4 Antofilita-clorita -hornblenda granofels GB-QE-5 Metaperidotito MARIANA No município de Mariana há inúmeras pedreiras de pedra sabão em explotação, mas somente duas ocorrências foram selecionadas para estudo. São elas o metaperidotito (TG-37) e o antofilitaclotita-carbonato-talco xisto (OPMR-4), a primeira foi escolhida por ser a única até então encontrada que ainda preserva olivina e a segunda foi escolhida para comparação. O metaperidotito ocorre no município de Mariana, acerca de 10 km a sudeste de Padre Viegas, próximo ao reservatório da Usina Hidroelétrica da Fumaça. De acordo com Santos e Mota (2010), nesta região há inúmeros corpos de metaultramáficas do tipo esteatito, no entanto somente no corpo estudado ainda se encontra olivina parcialmente preservada do metamorfismo. O antofilita-cloritacarbonato-talco xisto ocorre em corte na rodovia MG-262 entre Mariana e Ponte Nova, acerca de 7 km da entrada de Padre Viegas. As metaultramáficas estão rodeadas por gnaisse que pertence ao Complexo Mantiqueira. O corpo de antofilita-clorita-carbonato-talco xisto tem aproximadamente 50 metros de largura observa-se alternância de gnaisse bandado saprolitizado, anfibolito e antofilita-clotita-carbonato-talco xisto. O gnaisse pertence ao Complexo Mantiqueira e as litologias metaultramáfica e máfica, ao Supergrupo Rio das Velhas. A composição modal dos litotipos amostrados encontra-se na Tabela 3.4. Metaperidotito Este metaperidotito tem granulação média, é composto por olivina (10%), ortoanfibólio (10%) e clinoanfibólio (15%), o restante compõe uma matriz fina formada por talco, clorita, carbonato e opacos. Olivina aparece em cristais subédricos a anédricos, fraturados e parcialmente alterados para 32

55 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. anfibólios e clorita (Fig A e B). Os anfibólios são incolores, ocorrem em prismas delgados que não possuem orientação preferencial e seu relevo é menor que a da olivina. Orto- e clinoanfibólios são separados pelos diferentes ângulos de extinção. Clorita (20%) é levemente esverdeada, com cores de polarização baixas. Talco (30%) é incolor e apresenta-se em palhetas finas sem orientação preferencial. Carbonato (5%) e opacos (5%) compõe o restante. Os opacos são xenoblásticos a subidioblásticos e inequigranulares. Antofilita-clorita-carbonato-talco xisto O antofilita-clorita-carbonato-talco xisto (OPMR-4) é inequigranular, observa-se textura porfiroblástica e matriz lepidoblástica. Antofilita (10%) ocorre na forma de porfiroblastos sem orientação preferencial, em uma matriz fina foliada, composta por talco, clorita, carbonatos e opacos. Os cristais de antofilita aparecem na forma de prismas delgados a aciculares, são discordantes da foliação e, portanto pós-cinemáticos (Figura 3.13 C e D). A matriz é composta por finos grãos de clorita, talco carbonato e opacos. Clorita (15%) é incolor, possui cores de polarização baixas, acinzentadas, as palhetas estão orientadas segundo a foliação assim como as palhetas de talco (40%). Os opacos são finos e estão disseminados. 33

56 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... A B Ol Ol 500 µm 500 µm C D Ant Ant 500 µm 500 µm Figura 3.13 Fotomicrografias dos litotipos de Mariana. A Metaperidotito (TG-37) com olivina rodeada por anfibólios e clorita, luz polarizada plana. B Idem A, luz polarizada cruzada. C - Antofilita-clorita-carbonatotalco xisto (OPMR-4) com porfiroblastos pós-cinemáticos de antofilita em matriz fina formada por clorita, talco e carbonato, luz polarizada plana. D Idem C, luz polarizada cruzada. Tabela 3.4- Composição modal dos litotipos de Mariana (% volumétrica). Ol olivina, Oam ortoanfibólio, Ant antofilita, Cam clinoanfibólio, Tr tremolita, Srp serpentina, Chl clorita, Tlc talco, Cb carbonato, Op opacos. Amostra Litotipo Ol Oam Ant Cam Srp Chl Tlc Cb Op TG-37 Metaperidotito OPMR-4 Antofilita-cloritacarbonato-talco xisto BARRA LONGA O Complexo Acaiaca localiza-se a leste do QF, é constituído por rochas de fácies granulito que se distribuem por parte do município de Barra Longa, Acaiaca e de municípios vizinhos. De acordo com Medeiros Júnior (2009) e Medeiros Júnior e Jordt-Evangelista (2010) o complexo é formado por granulitos ortoderivados félsicos, máficos e ultramáficos e granulitos paraderivados. 34

57 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. Também são encontrados gnaisses de fácies anfibolito, meta-gabros, anfibolitos, meta-diabásios, quartzitos, meta-granitos e pegmatitos. A composição modal dos litotipos amostrados encontra-se na Tabela 3.5. Metaharzburgito Esta rocha foi descrita por Medeiros Júnior (2009) como uma rocha ultramáfica de fácies granulito. Este autor a classificou como olivina-piroxênio granofels. Neste trabalho adotou-se a recomendação de Fettes & Desmons (2007) de que para rochas metamórficas ultramáficas pode-se utilizar a mesma terminologia usada para rochas ígneas, que no caso, seria harzburgito para rocha com olivina e ortopiroxênio. O metaharzburgito (PAC) possui textura decussada e granulação grossa. A olivina (30%) pode ter até 1,5 cm, é anédrica a subédrica apresenta 92 a 96% Fo, sendo classificada como forsterita (Medeiros Júnior 2009) (Figura 3.14 A e B). Já o ortopiroxênio (50%) chega até 2,7 cm, é classificado como enstatita, com 52 a 67% En (Medeiros Júnior 2009) (Figura 3.14 C e D). O restante é composto por talco, serpentina, ortoanfibólio, clorita e carbonato. Figura 3.14 Fotomicrografias do metaharzburgito (PAC) de Barra Longa. A Olivina luz polarizada plana. B Idem A, luz polarizada cruzada. C - Ortopiroxênio, luz polarizada plana. D Idem C, luz polarizada cruzada. Ol olivina, px ortopiroxênio. 35

58 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... Tabela 3.5- Composição modal do litotipo de Acaiaca (% volumétrica). Ol olivina, Opx ortopiroxênio, Oam ortoanfibólio, Srp serpentina, Chl clorita, Tlc talco, Cb carbonato, Op opacos. Amostra Litotipo Ol Opx Oam Srp Tlc Chl Cb Op PAC Metaharzburgito LAGOA DOURADA A sudeste de Lagoa Dourada, Fonseca & Pereira (2008) descrevem um corpo de metaperidotito na suíte Alto Maranhão ocorrência incomum nesta região. Além do metaperidodito, Fonseca & Pereira (2008) citam a presença de uma Unidade Metamáfica, composta por anfibolitos, e uma Unidade Metagranitóide, formada por metagranitóides e metatonalitos. Na região também ocorrem granulitos máficos caracterizados por textura granoblástica e paragênese ortopiroxênioclinopiroxênio-anfibólio-plagioclásio (Gomes et al. 2010). O metaperidotido é uma rocha de coloração esverdeada, homogênea e é fortemente magnética. Aparece in situ, com fraturas (Figura 3.15 A) e ocupa uma área com cerca de 200m 2. A composição modal dos litotipos amostrados encontra-se na Tabela 3.6. Metaperidotito O metaperidotito (GB-LD-60, GB-LD-62) é composto por olivina (30%), tremolita (10%), serpentina (20 a 25%), clorita (30 a 35%), talco (2%) e opacos (3%). A olivina aparece em grãos anédricos de até 4mm, com fraturas preenchidas por clorita. A tremolita acorre em grãos finos, incolores. A clorita é incolor, com cores de interferência baixas, muitas vezes aparece ao redor da olivina (Figura 3.15 B) apresenta um pequeno teor de cromo o que a diferencia da clorita que aparece nas outras rochas (ver capítulo 4). A serpentina ocorre em palhetas finas e é produto de alteração da olivina. Os opacos foram caracterizados por microssonda eletrônica como cromo-magnetita, esta aparece como poeira de grãos disseminados. 36

59 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. Figura Metaultramáficas da região de Lagoa Dourada. A - Afloramento do metaperidotito (GB-LD-62) B - Olivina fraturada rodeada por clorita, luz polarizada cruzada. Chl clorita, Ol olivina. Tabela 3.6- Composição modal dos litotipos de Lagoa Dourada (% volumétrica). Ol olivina, Tr tremolita, Srp serpentina, Chl clorita, Tlc talco, Op opacos. Amostra Litotipo Ol Tr Srp Chl Tlc Op GB-LD-60 Metaperidotito GB-LD-62 Metaperidotito RIO MANSO Em Rio Manso encontram-se rochas metaultramáficas com textura blastospinifex. Andreatta- Silva & Carneiro (2009) descrevem que a seqüência metavulcanossedimentar de Rio Manso compreende rochas metaultramáficas com intercalações de metamafitos e rochas metassedimentares psamopelíticas. Na localidade conhecida como Morro da Onça, próximo a Rio Manso, encontram-se texturas reliquiares do tipo spinifex em alguns serpentinitos (Noce et al. 1990, Pinheiro & Nilson 1997, Andreatta & Silva 2008), conforme mostrado na Fig A. Esta rocha, apesar de não possuir minerais magmáticos relícticos, foi estudada para comparação com as demais metaultramáficas porque a textura blastospinifex comprova que o protólito era um komatiito. A composição modal dos litotipos amostrados encontra-se na Tabela 3.7. Metakomatiito O metakomatiito (GB-RM-1, SPF) é composto principalmente por serpentina (15 a 75%), clorita (10 a 25%), talco (3 a 35%) e opacos (1 a 5%), em algumas amostras se encontram 37

60 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... clinoanfibólios (até 20%). Esse litotipo exibe como relictos de sua cristalização magmática pseudomorfos de serpentina (Figura 3.16 B) sobre possíveis cristais de olivina que possuíam uma microestrutura spinifex. Como os minerais magmáticos primários constituintes da microestrutura spinifex foram pseudomorfizados, a microestrutura nesta rocha é chamada de blastospinifex. O clinoanfibólio apresenta-se incolor, em cristais prismáticos sem orientação preferencial, provavelmente trata-se de tremolita. Serpentina é incolor, possui cor de polarização baixa e ocorre na maior parte substituindo os grãos de provavelmente olivina que apresentavam a microestrutura spinifex. Talco, incolor, aparece sob a forma de finas palhetas. Clorita é incolor, com granulação fina e sem orientação preferencial. Os opacos ocorrem como uma poeira e estão disseminados na lâmina. Figura Metaultramáficas da região de Rio Manso. A- Afloramento de metakomatiito (GB-RM-1) com textura spinifex, Morro da Onça próximo a Rio Manso. B Fotomicrografia do metakomatiito (SPF) mostrando microestrutura blastospinifex, caracterizada por grãos tabulares de mineral magmático substituído por serpentina, luz polarizada cruzada. Srp serpentina. Tabela 3.7- Composição modal dos litotipos de Rio Manso (% volumétrica). Cam clinoanfibólio, Srp serpentina, Chl clorita, Tlc talco, Cb carbonatos, Op opacos. Amostra Litotipo Cam Srp Chl Tlc Cb Op SPF Metakomatiito* GB-RM-1 Metakomatiito* * Textura spinifex preservada 3.10 METAMORFISMO 38

61 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. Ao analisar as relações texturais e paragenéticas encontradas nos litotipos das regiões estudadas verifica-se que essas rochas se dividem em dois grupos: as com olivina e esporadicamente com outros minerais ígneos preservados, classificadas como metaperidotitos, e as mais extensivamente metamorfizadas, como, por exemplo, serpentinitos e esteatitos. Segundo Bucher & Frey (2002), olivinas produzidas por metamorfismo são essencialmente magnesianas, pois o Fe da rocha ígnea original permanece fixo na magnetita metamórfica. Com exceção da olivina de Barra Longa, cujo teor de enstatita é superior 92% e que foi considerada como metamórfica por Medeiros Júnior (2009), as olivinas das demais rochas estudadas não são forsteritas.s., contendo entre 13 e 23% do componente ferroso faialita (ver capítulo 4hg). Portanto, em termos composicionais e também texturais, a olivina das rochas estudadas é magmática relíctica e não gerada por metamorfismo. Nos metaperidotidos, além da presença de minerais ígneos como olivina, piroxênio e e espinélio ocorrem minerais secundários resultantes do metamorfismo associado ao metassomatismo tais como serpentina, clorita, antofilita, talco e carbonatos. As associações minerais dos metaperidotitosforam representadas na forma de reações em diferentes estágios na evolução das rochas (Tabela 3.8). Tabela 3.8- Reações para os litotipos com minerais ígneos preservados. (1) 3 olivina + SiO H 2 O 2 serpentina (Best 1982) (2) olivina + enstatita + H 2 O serpentina (Coleman 1977) (3) olivina + 2 enstatita + espinélio + 4H 2 O Mg-clorita (Evans 1977) (4) ortopiroxênio + quartzo + H 2 O antofilita Hemley et al. (1977 in: Evans 1977) As reações (1) e (2)representam processos de serpentinização incipiente, a partir dos cristais de olivina e ortopiroxênio nas rochas originais, com adição de sílica ou perda de magnésio para o sistema e interação de fluido aquoso pobre em CO 2. AMg-clorita provavelmente foi formada por processos de hidratação durante o metamorfismo que causou a alteração da olivina, ortopiroxênio e espinélio, reação (3). Segundo Deer et al. 1996, as cloritas frequentemente são formadas pela alteração hidrotermal de minerais ferromagnesianos. Hemley et al. (1977 in: Evans 1977) sugerem condições mínimas de formação para a estabilidade da associação antofilita + olivina (forsterita) de 0,5 Kbar e 600 C. A antofilita pode ter sido produzida pela reação (4), representando o processo de metassomatismo, no qual o aporte de sílica possivelmente veio das encaixantes silicosas e transportada pelo fluido aquoso. 39

62 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... De acordo com Roeser et al. (1980), no sul e sudeste do QF o arranjo zonado de corpos metaultramáficos pode indicar um metamorfismo metassomático diferenciado resultando num zoneamento petrográfico local, como por exemplo em Lamim, onde encontra-se serpentinitogradando para esteatito e este, para rochas cloríticas. Estas, por serem as mais aluminosas, representam a porção mais próxima da encaixante gnáissica. O zonamento mostra que o processo gerador foi um metamorfismo metassomático auxiliado por fluidos aquosos, que promoveu um intercâmbio de elementos entre a encaixante gnáissica e a rocha ultramáfica. Este processo que afetou de modo irregular as rochas aqui estudadas, deu-se em condições da fácies xisto verde (para as rochas com serpentina) a anfibolito (para as rochas com antofilita). Tabela 3.9- Reações para os litotipos mais metamorfizados e que não apresentam minerais ígneos. (5) 2 serpentina + 3CO 2 1 talco + 3 magnesita + 3 H 2 O (Winkler 1977) (6) serpentina + 1 SiO 2 talco + 1 H 2 O (Evans 1977) As principais reações de serpentinização são representadas pelas reações (1) e (2). Já o processo de talcificação é representado pelas reações (5) e (6), que está vinculada à adição de SiO 2 e variação de CO 2 em fluidos aquosos que percolam rochas ultramáficas (Evans 1977 e Winkler 1977). No capítulo 6 apresenta-se um estudo de balanço de massa envolvido no processo metamórfico-metassomático. 40

63 CAPÍTULO 4 QUÍMICA MINERAL 4.1 INTRODUÇÃO Neste capítulo são apresentados os dados de química mineral, obtidos por meio de microssonda eletrônica (MSE) e por espectrometria de energia dispersiva de raios X (EDS) acoplado a microscópio eletrônico de varredura (MEV). As análises foram realizadas nos minerais presentes nas rochas metaultramáficas com olivina, piroxênio, espinélio, anfibólio, clorita e opacos, a fim de obter as fórmulas estruturais e a sua classificação mineralógica, para isto utilizou-se o software Minpet 2.02 (Richard 1995). Devido às limitações dos métodos de análise, todo Fe foi apresentado como Fe 2+, ou seja, FeO. Os anfibólios tiveram o teor de Fe 3+ calculado de acordo com Leake et al. (1997). As análises de química mineral realizadas por MSE e MEV-EDS, assim como as fórmulas estruturais calculadas, encontram-se nas tabelas apresentadas no anexo V. 4.2 OLIVINA Para o estudo de química mineral de olivina, foram analisados 31 pontos por MSE e 43 por MEV-EDS nas rochas de Amarantina, Lamim, Lagoa Dourada e Queluzito. O cálculo dos cátions que compõem a fórmula estrutural foi realizado com base em 4 oxigênios. Na figura 4.1 observa-se a classificação da olivina nos diferentes litotipos, nota-se que a olivina é classificada em todos os litotipos como crisólita, apresentando pouca variação composicional. Na tabela 4.1 observa-se a fórmula estrutural da olivina para cada rocha e a porcentagem de forsterita. Tabela 4.1- Fórmula estrutural média e porcentagem de forsterita por MSE e MEV-EDS. Litotipo Metaperidotido (GB-AM-1) Espinélio metaperidotito (GB-AM-3) Metaperidotido (GB-AM-6) Metaperidotito (GB-LA-33) Metaperidotito (GB-LD-20) Metaperidotito (GB-QE-5) Fórmula Estrutural Média (MSE) Fo % (MSE) Fórmula Estrutural Média (MEV-EDS) Fo % (MEV- EDS) (Mg 1,6 Fe 0,4 ) Si 0,99 O 4 80 (Mg 1,5 Fe 0,5 ) Si 0,99 O 4 77 (Mg 1,7 Fe 0,3 ) Si 0,99 O 4 85 (Mg 1,61 Fe 0,37 ) Si 1,01 O 4 82 (Mg 1,7 Fe 0,3 ) Si 0,99 O 4 87 (Mg 1,7 Fe 0,3 ) Si 1,0 O 4 84 (Mg 1,6 Fe 0,4 ) Si 0,99 O 4 78 (Mg 1,5 Fe 0,5 ) Si 1,0 O 4 77 (Mg 1,6 Fe 0,4 ) Si 0,99 O (Mg 1,6 Fe 0,4 ) Si 0,99 O

64 Crisólita Crisólita Crisólita Hialosiderita Hialosiderita Hialosiderita Faialita Faialita Faialita Crisólita Crisólita Crisólita Hialosiderita Hialosiderita Hialosiderita Faialita Faialita Faialita Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... Mg/(Mg+Fe ) Mg/(Mg+Fe ) Mg/(Mg+Fe ) 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Forsterita Metaperidotito (GB-AM-1) Hortonolita Ferro- hortonolita 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Fe /(Fe +Mg) MSE MEV-EDS Metaperidotito (GB-AM-6) 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Forsterita Hortonolita Ferro- hortonolita 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Fe /(Fe Mg) MSE MEV-EDS Metaperidotito (GB-LD-60) 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Forsterita Hortonolita Ferro- hortonolita 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Fe 2+ /(Fe 2+ +Mg) MSE Mg/(Mg+Fe ) Mg/(Mg+Fe ) Mg/(Mg+Fe ) 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Espinélio metaperidotito (GB-AM-3) Forsterita Hortonolita Ferro- hortonolita 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 MSE 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Fe /(Fe MEV-EDS Forsterita Mg) Metaperidotito (GB-LA-33) Hortonolita Ferro- hortonolita 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Fe 2+ /(Fe 2+ +Mg) MSE MEV-EDS Metaperidotito (GB-QE-5) 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Forsterita Hortonolita Ferro- hortonolita 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 2+ Fe /(Fe 2+ +Mg) MSE Figura 4.1- Classificação da olivina a partir dos dados obtidos em MSE e MEV-EDS. 42

65 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. 4.3 PIROXÊNIO No espinélio metaperidotito (GB-AM-3) foi encontrado ortopiroxênio. No estudo da composição química deste mineral foram realizadas 4 análises por MSE e 7 por MEV-EDS. No cálculo dos cátions que compõe a fórmula estrutural utilizaram-se 6 oxigênios. Na figura 4.2 observase que as análises caem no campo da enstatita (En 79 a 89%). Wo Fórmula Estrutural média e En (%) MSE Ca0,33(Mg1,71 Fe0,29)Si1,97O6 e 85% En Enstatita Ferrossilita Fs MEV-EDS (Mg1,6 Fe0,36)Si2,01O6 e 80% MSE MEV-EDS Figura 4.2- Classificação do piroxênio do espinélio metaperidotito, fórmula estrutural média e porcentagem de enstatita por MSE e MEV-EDS. 4.4 ESPINÉLIO O espinélio é um mineral relativamente raro que foi encontrado no espinélio metaperidotito na região de Amarantina. Para o estudo da composição química deste mineral utilizaram-se 5 análises por MSE e 8 por MEV-EDS. O cálculo dos cátions que compõe a fórmula estrutural foi baseado em 32 oxigênios. A sua fórmula estrutural média é (Mg 0,65 Fe 0,35 ) Cr 0,1 Al 1,9 O 4 por MSE e (Mg 0,6 Fe 0,4 )Cr 0,1 Al 1,9 O 4 por MEV-EDS, o que corresponde a uma composição intermediária entre espinélio s.s. e hercinita, sendo, portanto classificado como pleonasto (Figura 4.3). 4.5 ANFIBÓLIOS Anfibólios são minerais comuns nas rochas estudadas e estão presentes na maioria delas. Foram identificados quatro tipos de anfibólios, um ortoanfibólio magnesiano, classificado como antofilita, e três clinoanfibólios cálcicos, classificados como tremolita, actinolita e magnésio 43

66 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... hornblenda. No total foram analisados 31 pontos por MSE e 58 pontos por MEV-EDS. Para os anfibólios cálcicos, os cátions foram obtidos a partir da média aritmética entre a normalização de 15 cátions que exclui Na, K e a de 13 cátions que exclui Ca, Na, e K. Os cátions dos anfibólios nãocálcicos foram calculados com base em 23 oxigênios, considerando ferro total como Fe 2+. Magnetita Fe3O4 Espinélio MgAl2O4 Magnésio-ferrita Mg2TiO4 Pleonasto titanífero férrico Pleonasto Hercinita FeAl2O4 Titano-magnetita aluminosa Titano-magnetita cromífera Cromita titanífera Picotita Cromita de Al Cromita de Mg e Al Picotita titanífera Cromita FeCr2O4 MSE MEV-EDS Magnésio-cromita MgCr2O4 Figura 4.3- Classificação do espinélio de acordo com o gráfico de Deer et al. (1992). A fórmula estrutural foi calculada de acordo com Leake et al. (1997). Na figura 4.4 observa-se a classificação dos ortoanfibólios e na figura 4.5 a classificação dos clinoanfibólios. 44

67 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. 1 Metaperidotito (GB-LA-33) Magnésio-antofilita Magnésio-gedrita 1 Metaperidotito (GB-QE-5) Magnésio-antofilita Magnésio-gedrita Mg/(Mg+Fe ) 2+ Antofilita Gedrita Mg/(Mg+Fe ) 2+ Antofilita Gedrita 0 Ferro-gedrita Ferro-antofilita TSi MSE MEV-EDS MSE 0 Ferro-gedrita Ferro-antofilita TSi 1 Antolifita-clorita-hornblenda granofels (GB-QE-4) Magnésio-antofilita Magnésio-gedrita Mg/(Mg+Fe ) 2+ Antofilita Gedrita MEV-EDS 0 Ferro-gedrita Ferro-antofilita TSi Figura 4.4- Classificação dos ortoanfibólios nos diagramas de Leake et al. (1997). 4.6 CLORITA A clorita foi encontrada em todas as rochas analisadas. Para calcular a fórmula estrutural desses minerais foram analisados 23 pontos de MSE e 36 pontos de MEV-EDS, o cálculo dos cátions foi realizado com base em 28 oxigênios. Na tabela 4.2 tem-se a fórmula estrutural para a clorita. Nos litotipos de Amarantina, Lamim e Lagoa Dourada as cloritas possuem um teor de magnésio mais elevado, entre 8,5 a 9,4 átomos por fórmula unitária (apfu), do que as de Queluzito, com 6,6 a 8,8 apfu. A clorita do metaperidotito (GB-LD-60) de Lagoa Dourada apresenta uma pequena quantidade de cromo. Apesar de pequenas diferenças composicionais todas as cloritas analisadas pertencem à solução sólida penninita-grochauita. 45

68 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... 1 Tremolita Metaperidotito (GB-AM-1) 1 Tremolita Metaperidotito (GB-AM-3) Mg/(Mg+Fe ) 2+ Actinolita Magnésio-hornblenda Tschermakita Mg/(Mg+Fe ) 2+ Actinolita Magnésio-hornblenda Tschermakita Ferro-hornblenda Ferro-tschermakita Ferroactinolita Ferroactinolita Ferro-hornblenda Ferro-tschermakita MSE 0 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 TSi MEV-EDS MSE 0 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 TSi MEV-EDS 1 Tremolita Metaperidotito (GB-AM-6) 1 Tremolita Metaperidotito (GB-LA-33) Mg/(Mg+Fe ) 2+ Actinolita Magnésio-hornblenda Tschermakita Mg/(Mg+Fe ) 2+ Actinolita Magnésio-hornblenda Tschermakita Ferro-hornblenda Ferro-tschermakita Ferroactinolita Ferroactinolita Ferro-hornblenda Ferro-tschermakita 0 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 TSi MSE MEV-EDS MSE MEV-EDS 0 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 TSi 1 Tremolita Metaperidotito (GB-LD-60) Antofilita-clorita-hornblenda granofels (GB-QE-4) 1 Tremolita Mg/(Mg+Fe ) 2+ Actinolita Magnésio-hornblenda Tschermakita Mg/(Mg+Fe ) 2+ Actinolita Magnésio-hornblenda Tschermakita Ferro-hornblenda Ferro-tschermakita Ferroactinolita Ferroactinolita Ferro-hornblenda Ferro-tschermakita MSE 0 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 TSi MEV-EDS 0 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 TSi Figura 4.5- Classificação dos clinoanfibólios cálcicos nos diagramas de Leake et al. (1997). 46

69 Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.68, 87p. Antofilita-actinolita-clorita granofels (GB-QE-1B) 1 Tremolita Mg/(Mg+Fe ) 2+ Actinolita Magnésio-hornblenda Tschermakita Ferroactinolita Ferro-hornblenda Ferro-tschermakita MEV-EDS 0 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 TSi Figura 4.5 cont.- Classificação dos clinoanfibólios cálcicos nos diagramas de Leake et al. (1997). Tabela 4.2- Fórmula estrutural média para as cloritas. Rocha Metaperidotito (GB-AM-1) Espinélio metaperidotito (GB-AM-3) Metaperidotito (GB-AM-6) Metaperidotito (GB-LA-33) Clorita xisto (GB-LA-39B) Metaperidotito (GB-LD-60) Metaperidotio (GB-QE-5) Antofilita-cloritahornblenda granofels (GB-QE-4) Fórmula Estrutural Média (MSE) Fórmula Estrutural Média (MEV-EDS) (Mg 9,3 Fe 1,0 Al 1,6 ) (Si 6,4 Al 1,6 )O 28 (Mg 8,7 Fe 1,0 Al 1,5 ) (Si 6,0 Al 2,0 )O 28 (Mg 8,6 Fe 0,8 Al 2,1 ) (Si 5,7 Al 2,3 )O 28 Mg 8,5 Fe 0,9 Al 2,0 ) (Si 5,7 Al 2,3 )O 28 (Mg 9,1 Fe 0,6 Al 1,9 ) (Si 6,0 Al 2,0 )O 28 (Mg 9,2 Fe 0,7 Al 1,9 ) (Si 6,3 Al 1,7 )O 28 (Mg 9,1 Fe 1,1 Al 1,6 ) (Si 6,3 Al 1,7 )O 28 (Mg 9,3 Fe 1,0 Al 1,6 ) (Si 6,5 Al 1,5 )O 28 (Mg 8,9 Fe 1,0 Al 2,0 ) (Si 6,3 Al 1,7 )O 28 - (Mg 9,0 Fe 0,8 Al 1,8 Cr 0,1 )(Si 6,0 Al 2,0 )O 28 - (Mg 8,7 Fe 1,0 Al 2,0 ) (Si 6,0 Al 2,0 )O (Mg 6,6 Fe 2,7 Al 2,2 ) (Si 6,3 Al 1,7 )O MINERAIS OPACOS Nas análises identificaram-se minerais opacos como óxidos, sulfetos e raros antimonietos e arsenietos. Nos litotipos de Queluzito encontram-se ilmenita, magnetita, cromita e pentlandita. Já no metaperidotito (GB-LD-60) de Lagoa Dourada foi identificada cromo-magnetita. Nas rochas 47

70 Fonseca, G. M Petrogênese de rochas ultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e adjacências e sua relação... pertencentes à região de Lamim os opacos presentes são magnetita, ilmenita e pentlandita, sendo que a magnetita possui até 3,3% em peso de Cr 2 O 3. Na região de Amarantina, os minerais opacos identificados foram ilmenita, magnetita, Crmagnetita, pirita, pentlandita, breithauptita (NiSb) e arita (NiSbAs). A arita é um raro mineral no QF, e representa o membro de composição intermediária da solução sólida niquelina (NiAs) - breithauptita (NiSb), estudada experimentalmente por Hewitt (1948). A composição química média de % em peso encontrada para a pentlandita foi de 36% de Fe, 28% de Ni e 37% de S, para a breithauptita foi de 34% de Ni e 66% de Sb e para a arita de Ni (42-37%), de As (39-32%) e de Sb (25-16%). Na figura 4.6 observa-se que a breithauptita ocorre intercrescida com arita e pentlandita. Este intercrescimento da breithauptita com arita e pentlandita reflete processos substitucionais, onde a pentlandita cede Ni, provavelmente decorrentes de variações na concentração de elementos como As, S e Sb introduzidos na rocha em processos tardios. (Ramdhor 1969). Figura 4.6- Imagem de elétrons retroespalhados obtidas por MEV. 1)- Pentlandita intercrescida com arita. 2)- Pentlandita intercrescida com breithauptita. 3)- Arita. 4)- Breithauptita no centro e arita nas bordas. Ar arita, Br breithauptita e Ptl pentlandita. 48