Mineralogia e geologia dos depósitos de rubi e safira da Região de Barra Velha, Santa Catarina

Nesta Tese foram estudados os depósitos de coríndon que ocorrem nas variedades rubi e safira, distribuídos nas proximidades da cidade de Barra Velha, região nordeste do Estado de Santa Catarina. O coríndon ocorre em depósitos sedimentares inconsolidados localizados ao longo da bacia de drenagem do Rio Itapocu, tendo sido detectadas ocorrências também na porção norte da bacia de drenagem do Rio ltajaí Açu, aproximadamente 40km a sul da cidade de Barra Velha. Ao todo os depósitos e suas ocorrências menores cobrem uma área de aproximadamente 80km2. A geologia regional é representada pelo Complexo Granulítico de Santa Catarina, caracterizado por um contexto essencialmente metamórfico de alto grau, onde estão presentes gnaisses granulíticos, rochas ultramáficas, quartzitos e formações ferríferas bandadas. O coríndon ocorre em depósitos coluvio aluvionares quaternários, concentrados nos flancos dos morros locais (rampas coluviais), distribuídos também nas planícies regionais. Os cascalhos são constituídos principalmente por seixos e calhaus de quartzo leitoso, quartzito e fragmentos líticos quartzo-feldspáticos, distribuídos em uma matriz areno argilosa de coloração cinza. Esses fragmentos apresentam-se angulosos sugerindo condições de sedimentação via fluxos gravitacionais de encosta, com transporte pequeno a ausente. Os minerais pesados associados são representados principalmente pelas fases magnetita, ilmenita, hematita, rutilo, zircão, monazita, hiperstênio, hornblenda e epidoto, cuja origem está relacionada aos litotipos que ocorrem na região. O coríndon ocorre na forma de cristais euédricos, subédricos e de fragmentos irregulares, principalmente na cor vermelha (rubi), e em menor freqüência nas cores branca, rósea, cinza e preta (safiras). Apresenta hábito em barrilete característico, transparência limitada e dimensões que vão desde milímetros até exemplares com 1Ocm de comprimento. Os cristais exibem partição romboédrica pronunciada em função da ocorrência de diásporo nos planos de geminação polissintética. O diásporo se forma a partir da alteração do coríndon em um processo gradual, resultando em uma associação íntima entre esses dois minerais onde o diásporo se distribui na forma de uma rede romboédrica constituída por camadas sucessivas de coríndon e diásporo. Do ponto de vista químico, o coríndon é constituído essencialmente de \'Al IND.2\"O IND.3\' (96 a 99% em peso) contendo impurezas de Cr2O3 (0,00 a 0,83% em peso), contendo impurezas de \'Cr IND.2\"O IND.3\' (0,00 a 0,83% em peso), FeO (0,12 a 1,51% em peso), e outros elementos em proporções menores. O cromo é o elemento cromóforo sendo responsável pela cor vermelha ou rósea, enquanto o ferro influi nas colorações escuras e saturação das cores observadas. O coríndon de Barra Velha hospeda um grande número de inclusões cristalinas entre as quais foram identificadas biotita, clorita, zircão, rutilo, monazita, pirita e alguns óxidos de ferro. A biotita ocorre na forma de cristais castanhos constituídos por uma mistura homogênea dos termos extremos desse grupo, sendo compatível com o fácies granulito. A clorita é rica em ferro, magnésio e alumínio e sua origem poderia estar relacionada ao metamorfismo de sedimentos pelíticos ricos em ferro. O zircão ocorre na forma de cristais arredondados sugerindo tratar-se de um mineral detrítico nos pelitos originais, que teriam sofrido metamorfismo até o fácies granulito. As outras inclusões encontradas são compatíveis com as litologias regionais. As inclusões fluidas ocorrem na forma de cristais negativos de contorno hexagonal e canais alongados sendo que em muitos casos apresentam paralelismo com as direções cristalográficas do hospedeiro. Medidas microtermométricas revelaram que as inclusões são constituídas essencialmente de \'CO IND.2\', cujas temperaturas de fusão são iguais ou inferiores a -56,6ºC. As temperaturas de homogeneização do \'CO IND.2\' variaram de -25 a +25°C, sendo as menores, representativas dos fluidos originais. Os histogramas construídos a partir dos dados microtermométricos apontam que as inclusões de densidades maiores são compatíveis com as condições do fácies granulito, sendo as de densidades menores indicativas dos eventos posteriores. Apesar do coríndon não ter sido encontrado ainda em sua rocha matriz, as evidências de campo e os dados obtidos em laboratório apontam por uma derivação a partir dos terrenos granulíticos subjacentes aos depósitos. Os levantamentos realizados mostraram que os gnaisses granulíticos contendo intercalações de rochas ultramáficas e quartzitos, constituem os litotipos predominantes na regiäo. A ausência de arredondamento exibida pelo coríndon e demais constituintes dos cascalhos, indicam que os depósitos originaram-se a partir dos granulitos circundantes. Os minerais pesados, representados por fases compatíveis com os granulitos reforçam essa hipótese. As inclusões sólidas identificadas no interior dos cristais de coríndon, são representadas por minerais compatíveis com o metamorfismo de sedimentos pelíticos antigos submetidos a metamorfismo de grau médio a alto. As inclusões fluidas, essencialmente carbônicas, são também compatíveis com ambiente anidro necessário para a geração das rochas granulíticas regionais. As características exibidas pelas inclusões fluidas observadas no coríndon de Barra Velha, são similares àquelas reportadas para os depósitos do Sri Lanka, onde o coríndon é derivado de granulitos regionais.This Thesis comprises studies on the corundum deposits-ruby and sapphire varieties-dispersed near the town of Barra Velha, northeast of Santa Catarina. Corundum, which appears in unconsolidated sedimentary deposits along the Rio ltapocu drainage basin has also been found in the northern area of the Rio ltajaí Açu drainage basin, 40 km south of Barra Velha. As a whole the deposits and their smaller occurrences cover an area of approximately 80 km2. The regional geology is represented by the Santa Catarina Granulitic Complex , characterized as of high metamorphic grade, where granulitic gneiss, ultramafic rocks, quartzites and banded iron formations are present. Corundum occurs in Quaternary alluvial colluvium deposits concentrated on the hill-sides as well as in the plains of the area. The gravel, consisted mainly of pebbles and cobbles of quartzite, milky quartz, quartz-feldsphatic lithic fragments, are embbeded in a greyish sand and silt matrix. Such fragments, displaying high degree of angularity, suggest sedimentation conditions through slope gravity flow, with little or no transportation. The associated heavy minerals are represented mostly by magnetite, ilmenite, hematite, rutile, zircon, monazite, hypersthene, hornblende and epidote phases, whose origin is related to the areas\' lithotypes. Corundum occurs as euhedral and subhedral crystals and irregular fragments, primarily in red color (ruby) and less frequently in white, rose-colored, grey and black colors (sapphire). lt displays characteristic barrel habit, limited transparency and size varying from few millimeters to 10 centimeters in length. The crystals exhibit distinguished rhombohedral parting due to the presence of diaspore in the polysynthetic twinning plane. Diaspore is formed as a result of a gradual process of corundum weathering, culminating in a close relation between the two minerals, and generating a rhombohedral network of successive corundum and diaspore layers. From the chemical point of view corundum is composed essentially of \'Al IND.2\"O IND.3\' (96 to 99% in weight) containing impurities of \'Cr IND.2\"O IND.3\' (0.00 to 0.83% in weight), FeO (0.12 to 1.51% in weight) and other elements in smaller proportions. Chrome is the chromophore element responsible for the red or rose-colored color, while iron controls the dark colors and saturation. The Barra Velha corundum hosts a great number of crystalline inclusions such as biotite, chlorite, zircon, rutile, monazite, pyrite and some iron oxides. Biotite occurs as brown crystals constituted by a homogenous mixture of the extreme terms of its group, compatible to the granulite facies. Chlorite is rich in iron; the magnesium and aluminum present could have their origin related to the metamorphism of iron-rich pelyte sediments. Zircon appears as rounded crystals, suggesting to be a detrital mineral in the former pelytes which would have suffered metamorphism up to the granulite facies. Other inclusions are compatible to the regional lithologies. the fluid inclusions appear as negative crystals showing hexagonal contour and elongated channels; in many cases show a parallelism feature to the host crystallographic directions. Microthermometric measurements revealed that the inclusions are mostly constituded of \'CO IND.2\' and that fusion temperatures are equal or below -56°C. The \'CO IND.2\' homogenezation temperatures varied from -25 to +25°C, the low temperatures being representative of the original fluids. Histograms built based on microthermometric data indicate that the inclusions with higher density are compatible to conditions of the granulitic facies , while the lower density ones point out to late events. Field work demonstrated that the granulitic gneiss with intercalations of quartzite and ultramafic rocks are the prevailing lithotypes in the region. Notwithstanding the fact corundum so far has not been found within the source rock, field evidence and laboratory data suggest the source as the granulitic bodies underlying the deposits. The corundum and the other constituents lack of roundness as well as the heavy minerals present emphasizes this hypothesis. Solid inclusions identified within the corundum crystals, are represented by minerals compatible to metamorphism of middle to high grade underwent by the pelyte sediments. The fluid inclusions, carbonic in essence, are also compatible to an anhydrous environment necessary to generate the regional granulitic rocks. Features exhibited by fluid inclusions observed in the Barra Velha corundum, are similar to those reported on Sri Lanka deposits where corundum stems from regional granulites