DEGEO - Departamento de Geologia
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Item Fingerprint e estudo cristaloquímico do topázio imperial da região de Ouro Preto (Minas Gerais, Brasil).(2018) Araújo, Teodoro Gauzzi Rodrigues de; Graça, Leonardo Martins; Lana, Cristiano de Carvalho; Graça, Leonardo Martins; Cipriano, Ricardo Augusto Scholz; Lagoeiro, Leonardo Evangelista; Romano, Antônio Wilson; Silva, Gilberto Henrique Tavares Álvares daO topázio imperial [Al2SiO4(F,OH)2] é uma variedade gemológica de ocorrência exclusiva na região de Ouro Preto (MG, Brasil). De modo a poder caracterizar o seu fingerprint, foram utilizadas técnicas como a microscopia electrônica de varredura com módulo de catodoluminescência (MEV-CL), microscopia óptica com módulo de catodoluminescência (MO-CL), espectroscopia de catodoluminescência, microssonda eletrônica (EPMA), ablação a laser com detecção por espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado (LA-ICP-MS) e espectroscopia Raman, em quarto amostras de topázio imperial. As imagens de MEV-CL de todas as amostras mostraram diferentes eventos de crescimento durante os processos de cristalização. Tal foi demonstrado pela existência de áreas rômbicas centrais com catodoluminescência (CL) heterogênea, e bordas escuras e com CL homogênea. As imagens de CL coloridas indicaram emissões homogêneas de cor azul a arroxeada em todas as amostras. Os espectros de CL indicaram a presença de duas faixas largas de emissão com um picos de baixa intensidade em ~417 nm, e de alta intensidade em 685, 698, 711 e 733 nm. Dados obtidos por EPMA quantificaram altos teores de OH, cuja razão XOH = OH / (OH+F) oscilou entre 0,35-0,43. Dados obtidos por LA-ICP-MS quantificaram altos teores de Cu e Zn nas áreas de alta luminescência (obtidas nas imagens de MEV-CL) sugerindo que ambos os elementos poderiam ser ativadores da CL no topázio imperial. Espectros de Raman e de CL indicaram altas emissões de Cr, corroboradas pelos altos teores de Cr obtidos por EPMA e LA-ICP-MS. Em todos os espectros Raman, os altos teores de Cr causaram altas intensidades de luminescência, originando a sobreposição das mesmas sobre os módulos vibracionais de estiramento do OH (~3.650 cm-1 ). Os elementos traços cujos teores permitiram caracterizar o fingerprint do topázio imperial foram Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Ga e Ge. De modo a caracterizar a dinâmica de cristalização e o fingerprint do topázio de ambientes geológicos distintos, seis amostras foram analisadas por MEV-CL e LA-ICP-MS: duas amostras geologicamente relacionadas a veios hidrotermais caulinizados da região de Ouro Preto (Brasil); duas a pegmatitos da Província Pegmatítica Oriental do Brasil (PPOB); uma a riolitos do Oeste dos Estados Unidos da América (EUA); e uma a veios hidrotermais carbonatados e a eventos metamórficos do Paquistão. As duas amostras da região de Ouro Preto demonstraram dois processos de cristalização bem distintos, comprovados pelas imagens de MEV-CL, onde foi possível observar um núcleo heterogêneo e bordas homogêneas. O fingerprint foi caracterizado pelos teores de Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu e Zn. As duas amostras da PPOB demostraram imagens de SEM-CL com luminescência escura e homogênea, implicando uma cristalização lenta e tardia, típica dos pegmatitos. O fingerprint foi caracterizado pelos teores de Li, Nb, ETRL (elementos terras raras leves), Ta e W, e de Ti, Nb e ETRP (elementos terras raras pesadas). A amostra do Oeste dos EUA demonstrou luminescência heterogênea com eventos de crescimento e de reabsorção, e zonas de crescimento bem preservadas, visíveis nas imagens de MEVCL. O fingerprint foi caracterizado pelos teores de Li, Ti, V, Mn, Nb, ETRL, Ta e W. A amostra do Paquistão demonstrou um processo de recristalização metamórfica, visível na luminescência incipiente e homogênea dada pelas imagens de MEV-CL. O fingerprint foi caracterizado pelos teores de Ca, Cr, V, Zn, ETRL, ETRP e W. Após conhecer o fingerprint e comparar os processos de cristalização das diferentes amostras de topázio, a relação entre estes processos e as possíveis implicações na gênese do topázio imperial continuaram por esclarecer. A partir de imagens de microscopia óptica (MO), MEV-CL e microscopia eletrônica com módulo de elétrons retroespalhados (BSE), e mapas de microscopia eletrônica com módulo de difração de elétrons retroespalhados (EBSD), foi possível estabelecer uma relação entre os setores poligonais e diferentes orientações cristalográficas em amostras de topázio imperial. As imagens obtidas por MO foi possível observar uma área rômbica central bem delimitada e opticamente heterogênea em (11l) no núcleo, e áreas com extinção semelhante a um quadrante e alternada em {100}, {010} e {110} nas bordas. As imagens obtidas por MEV-CL demonstraram as mesmas características já descritas nos parágrafos anteriores para o topázio imperial. As imagens obtidas por BSE eram homogêneas, refletindo a composição química homogênea e constante do topázio imperial em relação aos elementos maiores. Mapas obtidos por EBSD nas áreas de borda demonstraram cores e características microestruturais distintas ao invés de uniformidade. Nas figuras de pólo, foram obtidos múltiplos pólos com uma desorientação de mais que 15º entre si, segundo {001}. Estes resultados permitiram inferir a existência de múltiplos eixos c, implicando orientações cristalográficas distintas e uma não redução da simetria ortorrômbica do topázio imperial. Assim, foi igualmente possível afirmar que o presumido monocristal de topázio imperial é na verdade um policristal. Por fim, as imagens obtidas por MEV-CL, associadas aos dados obtidos por EBSD, permitiram corroborar que ocorreram dois processos de cristalização do topázio imperial durante a orogenia Brasiliana, entre 520-485 Ma: um processo de cristalização primária que resultou da atividade hidrotermal, e outro resultante de processos metamórficos de recristalização.Item Microestruturas e texturas cristalográficas em policristais de hematita como indicadores da magnitude de deformação no Quadrilátero Ferrífero.(Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2011) Mendes, Mônica de Cássia Oliveira; Lagoeiro, Leonardo EvangelistaAs formações ferríferas de idade paleoproterozóica apresentam uma ampla distribuição no Quadrilátero Ferrífero (QF), região localizada no sudeste do Brasil, porção sul do Cráton São Francisco. Essas formações ferríferas pertencem à Formação Cauê, Grupo Itabira, unidade estratigráfica de sedimentação plataformal pertencente ao Supergrupo Minas. Elas englobam formações ferríferas bandadas, caracterizadas pela alternância de camadas de quartzo e óxidos de ferro, e corpos de alto teor em ferro. O QF é caracterizado por apresentar um aumento progressivo na intensidade deformacional e no grau metamórfico de sua porção extremo oeste em direção à sua porção leste. As formações ferríferas de toda a região apresentam composições mineralógicas variáveis, em termos de óxidos de ferro e aspectos microestruturais característicos de acordo com seu posicionamento geográfico, devido à polaridade deformacional e metamórfica existentes. Com o objetivo de se fazer uma caracterização microestrutural, assim como realizar a interpretação dos mecanismos deformacionais associados à acomodação da deformação nas formações ferríferas provenientes dos diferentes domínios tectonometamórficos e analisar a variação desses mecanismos de acordo com o posicionamento das amostras analisadas, a análise por difração de elétrons retro- espalhados (Electron Backscattered Diffraction – EBSD) foi realizada nos agregados provenientes de diferentes localidades situadas nos diferentes contextos deformacionais do QF. Através dos dados obtidos relativos à medição dos parâmetros microestruturais, foi possível observar o aumento no tamanho dos cristais de hematita e a variação de sua forma de acordo com o aumento da intensidade deformacional e do grau metamórfico. Baseando-se nos padrões de orientação cristalográfica preferencial (OCP) e desorientação entre grãos, foi possível inferir que a deformação nos agregados hematíticos/magnetíticos foi acomodada por uma combinação de diferentes processos. Na porção oeste, ocorre a predominância de mecanismo de dissolução e precipitação, envolvendo a transformação de fases da magnetita em hematita, com limitado crescimento de grãos, enquanto que, em direção a leste, predominam mecanismos cristal-plásticos e deslizamento em bordas de grãos.Item Microestruturas e textura de equilíbrio em quartzo recristalizado.(Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia. Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2007) Castro, Cristiane Paula de; Lagoeiro, Leonardo EvangelistaAs geometrias e orientações das bordas dos grãos são importantes parâmetros microestrural e textural ao se caracterizar a microtrama de determinado agregado mineral. Tais feições estão diretamente relacionadas às propriedades físicas do agregado e refletem os processos deformacionais aos quais foi submetido durante sua evolução e estabilização. Neste sentido, agregados de quartzo provenientes de formações ferríferas, paleoproterozóicas, de diferentes contextos deformacionais no Quadrilátero Ferrifero (QF) foram selecionados. Devido ao fato de ainda haver muita discussão acerca de feições microestruturais, relativas à geometria e orientação das bordas dos grãos de quartzo quando submetidos a diferentes processos cristal-plásticos. A partir de microscopia ótica e eletrônica, um conjunto de análises microestruturais e texturais foram realizadas, a fim de se entender o desenvolvimento de padrões particulares de geometria das bordas dos grãos. Análises de forma e tamanho dos grãos foram realizadas a partir de imagens segmentadas, nas quais tem-se o contorno das bordas dos grãos, obtidas a partir de mosaicos de fotomicrografias óticas. As orientações cristalográficas dos eixos-c dos grãos de quartzo foram obtidas através de platina universal acoplada a um microscópio ótico, assim como as orientações dos planos de borda. Orientações cristalográficas foram também analisadas por meio de microscópio eletrônico equipado com detector de elétrons retroespalhados difratados (EBSD). As feições microestruturais e texturais indicam que há controle no desenvolvimento de geometria e nas orientações das bordas dos grãos. Para agregados deformados sob condições de mais baixas temperaturas, cujos grãos apresentam bordas irregulares, os segmentos de borda podem representar diferentes planos cristalográficos. Considerando-se grãos vizinhos, combinação variada de pares de planos cristalográficos para cada um dos grãos é possível. Com o aumento de temperatura as bordas dos grãos se tornam menos irregulares e combinações particulares de planos cristalográficos para as bordas compartilhadas por dois grãos se tornam mais freqüentes. Em agregados deformados sob temperaturas mais altas, tais como aqueles estudados nas amostras provenientes da porção SE do Quadrilátero Ferrífero, os segmentos de borda são mais desenvolvidos, preferencialmente retos. A orientação destas bordas não é aleatória e a combinação entre planos romboédricos e trapezoédricos se tornam cada vez mais comum. Embora, analisando-se os comprimentos dos segmentos de borda, notese que os planos das bordas mais desenvolvidas correspondem a planos romboédricos para ambos grãos que a compartilham. Nesse sentido, há uma tendência de que os planos de borda sejam diedros entre os eixos-c de grãos vizinhos. Portanto, tal configuração de bordas entre grãos vizinhos representa uma situação de mais baixa energia para o agregado. As feições microestruturais e orientações cristalográficas determinadas estão em acordo com o aumento no grau de deformação e magnitude de metamorfismo regionalmente reconhecidos para o QF, de oeste para leste. Na região oeste a deformação é acomodada, principalmente, por microfraturamentos e precipitação, com deformação intracristalina limitada. Em direção à porção leste, a deformação cristalplástica se torna mais evidente. Os grãos estão completamente recristalizados e a CPO indica a operação de múltiplos sistemas de deslizamentos. A deformação é também acompanhada por um aumento do grau metamórfico. Tem-se metamorfismo em fácies xisto verde baixo na porção oeste transição para xisto verde mais alto no domínio SE e já em fácies anfibolito baixo na região NE. Deve-se considerar que na região SE uma extensiva recristalização se desenvolveu, seguida de um período de recristalização estática.