Aspectos da Mineralogia, Geoquímica, Gêneses e Potencialidade Econômica do Campo Pegmatítico de Marilac, Minas Gerais

A região de estudo deste trabalho, Campo Pegmatítico de Marilac (CPM), localiza-se a 25 km NW da cidade de Governador Valadares, em Minas Gerais. Ela está inserida no Distrito Pegmatítico de Governador Valadares (DPGV), um dos segmentos da grande Província Pegmatítica Oriental do Brasil (PPOB). Essa província possui uma forma lenticular alongada no sentido NS, embora sua maior parte esteja localizada no Estado de Minas Gerais, e seus limites situam-se nos Estados do Rio de Janeiro, Espirito Santo e Sul da Bahia. A PPOB é produtora de minerais industriais, sendo a principal região de minerais-gemas do País e, ao mesmo tempo, uma das principais províncias gemológicas do mundo no tocante à variedade e volume de minerais gemológicos produzidos. O Campo Pegmatítico de Marilac possui cerca de uma centena de pegmatitos, dos quais 44 foram selecionados para estudo. Foram amostrados cristais de feldspatos, micas, berilos e nióbio-tantalatos de várias zonas dos pegmatitos. Quanto à estrutura dos corpos, estes são zonados simples ou complexos, sendo que suas dimensões médias estão entre 10 a 20m de espessura e 20 a 100m de comprimento. As formas mais comuns dos pegmatitos são lenticulares, seguidas das tabulares, sendo estes corpos encaixados de maneira concordante, em sua maioria, em xistos da Formação São Tomé do Grupo Rio Doce que, estruturalmente, foi deformado de maneira complexa e metamorfizado no facies anfibolito. A mineralogia essencial é constituída por microclínio pertitizado, às vezes amazonita, quartzo (hialino, fumê, róseo e leitoso), muscovita e albita. Os minerais acessórios são; biotita, berilo [escória (berilo industrial), água-marinha, morganita e goshenita], granada (almandina, espessartina), nióbio-tantalatos e turmalinas (pretas, verdes, azuis e róseas), sendo que a complexidade mineralógica aumenta segundo à direção SW-NE da área. Os feldspatos que ocorrem nestes pegmatitos são microclínio macropertitizado (\'Or IND.97,07-77,57\' \'Ab IND.22,12-2,88\'\'An IND.0,82-0,05\') e albita (\'Ab IND.98,97-77,04\'\'Or IND.17,84-0,74\'\'An IND.9,82 - 0,33\'), muitas vezes cleavelandita. As análises químicas de 190 amostras de feldspatos deste campo pegmatítico apresentaram razões de K/Rb, K/Cs, Rb/Cs, Ba/Sr, Rb/Sr, K/Ba e Ba/Sr que, em sua quase totalidade, correspondem, a pegmatitos potássicos na classificação de Lopes Nunes. Os dados do gráfico K/Rb versus Rb, comparados à distribuição geográfica dos pegmatitos, mostraram uma tendência não linear do aumento do grau de diferenciação destes corpos na direção SW-NE, sendo que a Lavra do Escondido foi a que apresentou maior concentração em elementos alcalinos raros. Utilizando o gráfico K/Rb versus Cs de Morteani & Gaupp, pôde-se classificar os corpos pegmatíticos do Campo de Marilac como elementos raros, não mineralizados em tântalo. Na área estudada destacam-se três núcleos de pegmatitos com maior grau de diferenciação. Nestes núcleos, os valores, para as razões citadas acima, são similares aos dos pegmatitos do tipo berilífero da classe a elementos raros como discute Cerný, enquanto a maioria se enquadra na classe muscovítica. Utilizando-se as razões K/Rb x Cs e K/Rb x Li para as micas, mais de 60% dos corpos são identificados com muscovíticos ou muscovíticos complexos das classes à muscovita e a elementos raros, respectivamente, quando classificados segundo diagrama de Cerný & Burt. Para a razão K/Rb x Ti, os pontos caíram em áreas semelhantes àquelas ocupadas por pegmatitos dos tipos berilo-columbita e potássico de Lopes Nunes. Desta forma, os corpos analisados neste trabalho constituem um grupo de transição entre os indicados pelos autores anteriormente citados. Utilizando os diagramas K/Rb x Ba e K/Rb x Ga, e baseando-se no trabalho de Cerný & Burt, 60% dos corpos foram classificados como do tipo berilo-columbita, ocorrendo ainda alguns da classe muscovita e outros do tipo lepidolita. Nestes diagramas parece haver necessidade de expansão do campo referente ao tipo berilo-columbita, pois a maioria dos pontos referentes às micas do Campo de Marilac caiu sobre o limite do campo do tipo lepidolita, não havendo, entretanto, correspondência entre os teores em Li da muscovita e este campo, bem como a correspondente assembléia mineral. Ainda em relação as micas, as razões K/Rb; K/Cs; Rb/Cs; Rb/Sr e Li/Cs reresentam pegmatitos de baixo a médio grau de diferenciação . Segundo Cerný & Burt, todas as tendências ilustradas nos diversos diagramas exibem continuidade no fracionamento dos elementos traço, desde muscovita, passando por muscovita litinífera até lepidolita. Quanto ao berilo, não foi encontrado o politipo octaédrico. Os politipos n e os de transição perfazem \'APROXIMADAMENTE IGUAL A \'25% das amostras. Os politipos t do tipo 2, pobres em álcalis raros, correspondem a \'APROXIMADAMENTE IGUAL A\' 60% e o t do tipo 1, \'APROXIMADAMENTE IGUAL A\' 15%, sendo encontrados nos pegmatitos do Escondido, Jonas Lima II e José Pereira (\"Sem Terra\"). A relação entre \'Li IND.2\'O e BeO salienta a substituição do Be por Li no sítio tetraédrico, bem como o fracionamento ocorrido durante a cristalização das diferentes zonas. As variedades de berilo mais abundantes são industrial (escória), água-marinha e morganita muito clara, respectivamente em ordem de abundância. A partir da relação entre Na/Li versus Cs(%) dos cristais de berilo, lançados no diagrama de Trueman & Cerný, pôde-se observar que há, predominantemente, uma transição entre dois tipos principais de pegmatitos no Campo de Marilac. O mais abundante é do tipo A, estéril, portador de Be, Nb, Ta e pobre em álcalis raros; o outro do tipo B mostra enriquecimento nestes últimos elementos. A razão Li x Cs exibe uma tendência de crescimento, que relacionada à posição geográfica dos corpos, mostra um aumento de sudoeste para nordeste da área de ocorrência. Esta tendência pode ser indicativa da direção do fracionamento do fluido. A maioria dos diagramas de infravermelho mostrou água do tipo I predominando sobre a do tipo II, ocorrendo ainda\'CO IND.2\' e, raramente \'CH IND.4\'. O \'N IND.2\' foi detectado por espectroscopia micro-Raman como um dos componentes da fase gasosa presente nas inclusões fluidas dos berilos. Estudos, por microscopia nas amostras de berilo do pegmatito do Ipê, das zonas gráfica e intermediária e de um corpo de substituição desse pegmatito, revelaram a presença de um grande número de inclusões fluidas. Pelo estudo microtermométrico, os dados das temperaturas eutéticas sugerem uma evolução dos fluidos a partir de sistemas inicialmente compostos por \'Na POT.+\', \'K POT.+\', com possíveis quantidades de \'Fe POT.2+\' e de \'Fe POT.3+\', para soluções mais ricas em cálcio. Finalmente, quanto aos nióbio-tantalatos, a densidade destes varia entre 5,69 e 7,82, sendo que 4,16% das amostras correspondem à composição de ferrocolumbita, 54,17% de tântalo-columbita, 25% de columbo-tantalita e 16,67% de tantalita na porção NE da área. Valores de \'c IND.o\'/\'a IND.o\' dos parâmetros de cela unitária das 29 amostras lançados no diagrama de Cerný e colaboradores, permitiram classificá-las, em sua maior parte, como ferrocolumbitas ordenadas com graus diferentes de ordenação, sugerindo proximidade com algum possível corpo granítico, sem contudo obedecer a uma direção definida na área. Manganotantalitas são raras. As amostras apresentam zoneamento composicional detectado por meio da difração de raios X e confirmado pelas análises de seções polidas em microscopia eletrônica de varredura. Também foram identificadas inclusões nesses nióbio-tantalatos de cassiterita, ixiolita, romanechita, wodginita entre outros. Os pegmatitos do Campo de Marilac mostraram razões Ta/(Ta+Nb) e Mn/(Mn+Fe), respectivamente, dentro dos intervalos 0,25 a 0,80 e 0,18 a 0,26. A maioria das amostras apresenta valores maiores de Nb do que Ta (Nb \'>OU=\'Ta), indicando que os pegmatitos pertencem à classe muscovítica, ou à classe elementos raros, subclasse muscovítica, sendo que o teor de tântalo aumenta da mesma maneira que a complexidade mineralógica da área numa direção de SW para NE, porém não de uma maneira linear. Com relação aos aspectos econômicos, dentre os minerais estudados para esta Tese, somente os feldspatos foram estudados para este fim por serem os de maior interesse econômico. Apenas alguns feldspatos são piroexpansíveis e os testes de queima até 1.200°C exibiram cor branca para os cones de prova. Estas características, indicam que eles podem ser utilizados na indústria de vidros de um modo geral. Outros minerais, como as turmalinas e berilo, quando ocorrem limpos e transparentes, são destinados ao emprego gemológico. Sob o aspecto geoquímico, as diversas razões químicas dos minerais estudados mostraram uma evolução de SW para NE na área. O enquadramento dos pegmatitos do Campo de Marilac, na classe pegmatítica a elementos raros, implica em que estes corpos correspondam a resíduos derivados de granitos orogenéticos, por fracionamento ígneo a partir de uma fonte ígnea localizada a SW da área, sendo o granito Açucena a provável fonte.Mineralogical and geochemical studies of the Marilac Pegmatitic Field (MPF) were performed with the objective of characterizing its geochemistry and genesis. The MPF is located in the central portion of the huge \"Província Pegmatítica Oriental do Brasil\". This province is situated mostly in Minas Gerais state following an NS trend, and covers the states of Bahia, Espírito Santo, and Rio de Janeiro. The province referred to above is a classic worldwide producer of gem minerals that include several varieties of tourmaline, spodumene, topaz and rare gemstones such as herderyte, phenakite and euclase among others. The MPF has around one hundred pegmatite bodies of lenticular or tabular shape and dimensions between 20 and 100 meters. The pegmatite bodies are concordant with the mica schist of the São Tomé Formation (Rio Doce Group). This lithologic unit underwent metamorphism of the amphibolite facies. The study of the mineralogical composition of the pegmatite bodies revealed that the main phases are pertitic microcline, which may occurs in the form of amazonite, qtrartz in different varieties (hyaline, smoked, pinky, and milky), muscovite, and albite. The following accessory minerals were also identified: biotite, beryl (including industrial beryl and its gemological varieties: aquamarine, morganite and goshenite), garnet (almandine and spessartine), NB-tantalate minerals, and tourmalines (dark, green, blue and pink). Within the feldspar group the following minerals were identified: macropertitic microcline (Or IND.97,07-77,57\' \'Ab IND.22,12-2,88\'\'An IND.0,82-0,05\') albite (Ab IND.98,97-77,04\'\'Or IND.17,84-0,74\'\'An IND.9,82 - 0,33\' and less frequently cleavelandite. The K/Rb, K/Cs, Rb/Cs, Ba/Sr, Rb/Sr, K/Ba and Ba/Sr ratios of 190 samples showed that the pegmatite bodies are potassic in composition according to the Lopes Nunes classification. Considering the K/Rb ratio versus Rb diagram the pegmatite bodies display a non-linear chemical differentiation along the SW-NE direction. Based on the K/Rb ratio versus Cs diagram the MPF pegmatite bodies can be classified as Ta-absent, and rare element-bearing type according to the Morteani & Gaupp classification. Three groups of more differentiated pegmatite bodies have been observed in the MPF. These bodies can be classified as beryl-type and rare element class of the Cerný classification. The majority, however, belongs to the muscovitic class of the same classification. Concerning mica, the K/Rb, ratio versus Cs, and K/Rb ratio versus Li diagrams showed that 60% of the pegmatite bodies are muscovitic or complex muscovitic belonging to the rare element class of the Cerný & Burt classification. The K/Rb ratio versus Ti diagram suggest that the pegmatite bodies belong to the potassic, and beryl-columbite types of the Lopes Nunes classification. Therefore, the MPF pegmatite bodies seems to be transitional between the groups proposed by the authors referred to above. The K/Rb ratio versus Ba, and K/Rb ratio versus Ga diagrams show that 60% of the pegmatite bodies are beryl-columbite type. Subordinately occur the muscovite class and lepidolite type. As for K/RB, K/Cs, Rb/Cs, Rb/Sr, and Li/Cs ratios the data suggest that most of the pegmatite bodies show low to medium differentiation. The industrial variety of beryl is the most common in the study area. Minor occurrences of aquamarine, morganite, and goshenite are also found. The beryl polytypes do not include the octahedral polytype. The n and the transition polytypes make up 25% of the samples. The t polytype of type 2, which is poor in rare alkaline elements represent 60% whereas the t polytype of the type 1 corresponds to 15%. The Li\' IND.2\'O/BeO ratio indicates the substitution degree of Be by Li inside the tetrahedral site. The Na/Li ratio versus Cs diagram shows that, in the study area, there is a clear transition between the A and B groups of the Trueman & Cerný classification. The A type is mineralized in Be, Nb, and Ta and it is poor in rare alkaline elements. The B type is rich in rare alkalines elements. Infrared spectroscopy of beryl revealed the presence of I-type water and minor occurrences of ll-type water, C\'O IND. 2\' and C\'H IND. 4\'. Nitrogen was detected by micro-Raman spectroscopy in fluid inclusions of some beryl crystals. Nb-tantalate minerals have densities ranging from 5.69 to 7.82. Tantalum-columbite, columbium-tantalite, tantalite, and iron-tantalite correspond to 54.17%, 25%, 16.67%, and 4.16% of the samples, respectively. The plotting of the \'c IND. o\'/\'a IND. o\' ratio of the unit cell parameters for 29 samples revealed the existence of an ordered structure for most of them. This result in combination with the chemical data of the minerals referred to above suggest the proximity of a possible granitic intrusion in the study area. Mn-tantalite minerals are rare in the area. Inclusions of cassiterite, ixiolite, romanechite, wodginite have been identified. The Ta/(Ta+Nb) and Mn/(Mn+Fe) ratios range from 0.25 to 0.80 and from 0.18 to 0.26, respectively. Nb contents are usually higher than the Ta contents, and they indicate that the pegmatite bodies of the study area belong either to the muscovitic class or the rare element class. Both the Ta content and the mineralogical complexity increase non-linearly from SW to NE in the study area. Feldspars were studied in relation to their use and applications. Currently they may present some economic interest among all minerals that were analyzed. Some feldspars are pyroexpansible and, when submitted to temperatures as high as 1,200°C they become white Such characteristics suggest that they can be used in the glass industry. Other minerals such as tourmaline and beryl may have gemologic applications. Mineralogical and chemical data showed that the MPF pegmatite bodies belong to the rare element class in the classification proposed by Cerný and collaborators. Therefore, it is almost certain that those pegmatite bodies are derived from orogenetic granites. Field relations showed that the Açucena granite, which outcrops in the SW portion of the study area, seems to be the most probable source for the pegmatitic mineralizations