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Title: Estudos químico-mineralógicos e microtermométricos do topázio imperial da região de Antônio Pereira, Ouro Preto, Minas Gerais.
Authors: Rojas, Arol Josue
metadata.dc.contributor.advisor: Gandini, Antônio Luciano
Keywords: Inclusões fluidas
Topázio imperial - Ouro Preto
Geoquímica - Ouro Preto
Issue Date: 2008
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia. Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: ROJAS, A. J. Estudos químico-mineralógicos e microtermométricos do topázio imperial da região de Antônio Pereira, Ouro Preto, Minas Gerais. 2008. 111 f. Dissertação (Mestrado em Evolução Crustal e Recursos Naturais) - Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2008.
Abstract: O topázio imperial da região de Ouro Preto é uma referência no mundo já que atualmente só é explotado nessa região. A lavra de topázio imperial, localizada no Distrito de Antônio Pereira, Município de Ouro Preto, está situada na porção centro-sul do Estado de Minas Gerais a, aproximadamente, 106km de Belo Horizonte e a 7km a nordeste da cidade de Ouro Preto. O acesso à lavra, partindo de Ouro Preto, por aproximadamente 10km, se dá pela BR-356, até o Município de Mariana, e pela MG-129, até o Distrito de Antônio Pereira, percorrendo mais 12km. A lavra de topázio imperial de Antônio Pereira está inserida em rochas do Grupo Itabira, situada na Anticlinal de Mariana. O Grupo Itabira é constituído por metassedimentos predominantemente químicos, sendo composto pelas formações Cauê e Gandarela. A Formação Cauê é caracterizada por leitos alternados de quartzo e minerais de ferro, constituídos, geralmente, por hematita e magnetita. A Formação Gandarela é constituída por mármore dolomítico, filito dolomítico, itabirito dolomítico, filito e metaconglomerado intraformacional, sendo a litologia típica o mármore dolomítico. Essas litologias quando se decompõem assemelham-se a “borra de café”. O contato entre as formações Cauê e Gandarela é transicional e interdigitado. Os cristais de topázio da lavra de Antônio Pereira ocorrem nas duas formações anteriormente descritas, e são ricos em inclusões de especularita e quartzo, além de micas, rutilo e dolomita. Dependendo da quantidade de inclusões, o aspecto é opaco em amostra de mão. A densidade relativa do topázio da referida lavra está compreendida no intervalo de 3,42 a 3,58. Com relação aos índices de refração, nX varia de 1,622 a 1,630, nY de 1,624 a 1,634 e nZ de 1,633 a 1,641, enquanto a birrefringência varia de 0,008 a 0,011. As análises dos parâmetros cela unitária mostraram que ao varia de 4,658 a 4,663Å, bo de 8,821 a 8,832Å, co de 8,382 a 8,389Å e o volume da cela unitária de 344,57 a 345,46Å3. Esses valores estão de acordo com a literatura. A cor é uma das propriedades mais notáveis do topázio imperial, sendo que em Antônio Pereira ocorre, predominantemente, o amarelo-alaranjado, com vários matizes. Os teores de flúor variaram de 15,94 a 17,58%, sendo um dos menores valores encontrados para as diversas lavras e/ou ocorrências de topázio da região de Ouro Preto. O teor de SiO2 é de 30,40 a 32,19% e o de Al2O3 é de 50,67 a 55,57%. As curvas termogravimétricas indicaram para todas as amostras uma estabilidade térmica até 1.000ºC, com uma primeira perda endotérmica de massa de, aproximadamente, 4,7 a 5,3% próximo a 1.230ºC, e uma segunda perda de massa de 10,5 a 17% em um pico próximo a 1.360ºC. A partir da Espectroscopia de Absorção no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), foram identificados componentes como H2O, CO2, e CH4. Os resultados microtermométricos de 82 inclusões fluidas permitiram uma caracterização físico-química dos fluidos mineralizantes. Os componentes do sistema aquoso do fluido foram determinados a partir das temperaturas do eutético, as quais sugerem a presença dos íons Ca2+, Mg2+ e Na+. A presença desses componentes é compatível com a paragênese dos depósitos de topázio imperial da região de Ouro Preto, que se encontram constituídos por veios que englobam também dolomita, quartzo, encaixados em filitos e mármores dolomíticos totalmente alterados. As inclusões fluidas primárias apresentaram salinidades variando desde 5,16 até 7,50% em peso do NaCl equivalente; os valores de densidades totais situaram entre 0,876011 e 0,928159g/cm3; as frações molares variaram ao redor de 0,758437 a 0,834590 para H2O, de 0,025758 a 0,040536 para NaCl e de 0,126887 a 0,205663 para CO2 e as temperaturas de homogeneização total situaram-se entre 290,0 e 320,0ºC, com pressões de 2.349 a 2.497bar. Já as pseudo-secundárias apresentaram salinidades com valores entre 0,20 e 9,60% em peso do NaCl equivalente; as densidades totais estão entre 0,273104 e 0,949883g/cm3; as frações molares foram de 0,719850 a 0,921275 para H2O, de 0,001108 a 0,014588 para NaCl e de 0,069918 a 0,131082 para CO2 e as temperaturas de homogeneização total apresentaram valores entre 220,0 e 295,0ºC, com pressões de 1.995 a 3.205bar. As características das inclusões fluidas, das encaixantes e dos veios mineralizados, parecem sugerir um fluido hidrotermal de origem metamórfica. Estes estariam relacionados a alguma fase tectonotermal posterior ao metamorfismo do Quadrilátero Ferrífero. Os estudos estruturais e petrográficos na região sugerem que a mineralização do topázio encontra-se hospedada em estruturas originadas durante o evento tectono-metamórfico de idade brasiliana (±600Ma) que afetou a região do Quadrilátero Ferrífero. Assim sendo, os fluidos pneumatolíticos/hidrotermais percolaram em sítios extensionais associados às dobras nucleadas em horizontes carbonáticos do Supergrupo Minas. Estruturalmente, a migração dos fluidos juntamente com a cristalização do topázio a partir desses fluidos são controladas pelos esforços tectônico-termais que originaram o sistema de dobras de eixos N-S e E-W do Quadrilátero Ferrífero, caracterizados por episódios de compressão e alívio de pressão também registrados nas inclusões fluidas primárias e pseudo-secundárias. A correlação do mapa geológico com os mapas geofísicos, realizados na área estudada, comprova que os locais onde se encontram as jazidas são caracterizados por anomalias no mapa do parâmetro F, evidenciando o hidrotermalismo associado ao jazimento do topázio.
metadata.dc.description.abstracten: The imperial topaz from Ouro Preto is a world reference once it has been mined only in this region. The imperial topaz mine of the Antônio Pereira District, Ouro Preto Municipality, is situated in the central-southern portion of the Minas Gerais State, approximately 106 km from Belo Horizonte and 7 km northeast of Ouro Preto. The access to the mine from Ouro Preto is by approximately 10 km along the BR-356 highway to the Mariana Municipality and 12 km along the MG-129 highway to the Antônio Pereira District. The Antônio Pereira imperial topaz mine is inserted in the Mariana Anticlinal and in the Itabira Group. The Itabira Group is constituted by predominant chemical metasediments and is divided in the Cauê and Gandarela formations. The Cauê Formation is characterized by alternating quartz and iron ore (usually hematite and magnetite) beds. The Gandarela Formation is constituted by dolomitic marble, dolomitic phyllite, dolomitic itabirite, phyllite and intraformational metaconglomerate, being the dolomitic marble the typical rock type. When decomposed, these rock types look like “coffee powder”. The contact between the Cauê and Gandarela formations is transitional and interfingered. The topaz crystals from the Antônio Pereira mine occur in both formations and are rich in specularite and quartz inclusions, besides micas, rutile and dolomite. Depending on the number of inclusions, the hand specimen becomes opaque. The relative density of the topaz varies from 3.42 to 3.58. Regarding refraction indices, nX varies from 1.622 to 1.630, nY from 1.624 to 1.634 and nZ from 1.633 to 1.641, whereas the birefringence varies from 0.008 to 0.011. The analyses of the unit cell parameters showed that ao varies from 4.658 to 4.663Å, bo from 8.821 to 8.832Å, co from 8.382 to 8.389Å, and the unit cell volume from 344.57 to 345.46Å3. These values are in agreement with the literature. The color is one of the most notable properties of the imperial topaz. The Antônio Pereira topaz is predominantly yellow-orange of variable shades. Fluorine contents vary from 15.94 to 17.58%, these being the lowest values found among the Ouro Preto topaz mines and occurrences. SiO2 and Al2O3 contents vary respectively from 30.40 to 32.19% and from 50.67 to 55.57%. The thermogravimetric curves indicated for all samples a thermal stability up to 1,000 ºC, with the first endothermic mass loss of approximately 4.7 to 5.3% close to 1,230 ºC, and the second mass loss of 10.5 to 17% at a peak close to 1,360 ºC. By means of the Fourier Infrared Transform Spectroscopy (FTIR), components such as H2O, CO2, and CH4 were identified. The microthermometric results from 82 fluid inclusions allowed the physical-chemical characterization of the mineralizing fluids. The components of the fluid aqueous system were determined from eutectic temperatures, which suggest the presence of Ca2+, Mg2+ and Na+. The presence of these components is compatible with the paragenesis of the Ouro Preto imperial topaz deposits, which constitute veins that also include dolomite and quartz and are emplaced in phyllites and totally altered dolomitic marbles. The primary fluid inclusions yield salinity values ranging from 5.16 to 7.50 wt% eq. NaCl; total density values fall in the 0.876011-0.928159 g/cm3 interval; the molar fractions vary between 0.758437 and 0.834590 for H2O, 0.025758 and 0.040536 for NaCl, and 0.126887 and 0.205663 for CO2. Total homogenization temperatures and pressures fall respectively in the 290.0-320.0 ºC and 2.349-2.497 bar intervals. The pseudo-secondary fluid inclusions yield salinity values between 0.20 and 9.60 wt% eq. NaCl; total densities vary between 0.273104 and 0.949883g/cm3; molar fractions vary between 0.719850 and 0.921275 for H2O, 0.001108 and 0.014588 for NaCl and 0.069918 and 0.131082 for CO2. Total homogenization temperatures and pressures fall respectively in the 220.0- 295.0 ºC and 1,995-3,205 bar intervals. The characteristics of the fluid inclusions, of the host rocks and of the mineralized veins suggest a hydrothermal fluid of metamorphic origin, related to some tectonothermal phase posterior to the Quadrilátero Ferrífero metamorphism. Structural and petrographic studies indicate that the topaz mineralization is hosted in features originated during the Brasiliano tectono-metamorphic event (±600Ma) that affected the Quadrilátero Ferrífero. Thus, pneumatolitic/hydrothermal fluids percolated extensional sites associated with folds nucleated in carbonatic horizons of the Minas Supergroup. Structurally the migration of fluids together with the crystallization of topaz from these fluids were controlled by the tectonic-thermal stresses that originated the fold system with N-S and E-W axes in the Quadrilátero Ferrífero, characterized by compression and pressure relief episodes also registered in the primary and pseudo-secondary fluid inclusions. The correlation of the geological map with geophysical maps drawn for the study area attests that the localities where the mines are located are characterized by anomalies of the parameter F, evidencing the hydrothermalism associated with the topaz deposit.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2142
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