geoquÍmica do u, th e outros elementos litÓfilos em

INSTITUTO DE PESQUISAS ENERGÉTICAS E NUCLEARESSECRETARIA DA INDÚSTRIA. COMÉRCIO. CIÊNCIA E TECNOLOGIA

AUTARQUIA ASSOCIADA A UNIVERSIDADE DE SAO PAULO

GEOQUÍMICA DO U, Th E OUTROS ELEMENTOSLITÓFILOS EM ROCHAS DE ALTO GRAU DE METAMORFISMO

DO "MACIÇO DE GUAXUPÉ", SUL DE MINAS GERAIS

JOÃO FRANCISCO FERNANDES

Dissertação apresentada ao Instituto dePesquisas Energéticas e Nucleares comoparte dos requisitos para obtenção do Graude "Mestre na Área de Concentração emTecnologia Nuclear Básica"

Orientador:Dr. Kengo Imakuma

SAO PAULO1O82

INSTITUTO DE PESQUISAS ENERGÉTICAS E NUCLEARESSECRETARIA DA INDÚSTRIA. COMÉRCIO. CÉNCIA E TECNOLOGIA

AUTARQUIA ASSOCIADA À UNIVERSIDADE DE SAO PAULO

GEOQUÍMICA DO U, Th E OUTROS ELEMENTOSLITÓFILOS EM ROCHAS DE ALTO GRAU DE METAMORFISMO

DO "MACIÇO DE GUAXUPÉ", SUL DE MINAS GERAIS


Dissertação apresentada ao Instituto dePesquisas Energéticas e Nucleares comoparte dos requisitos para obtenção do Graude "Mestre na Área de Concentração emTecnologia Nuclear Básica"

Orientador:Dr. Kengo Imakuma

• A O PAULO

A minha esposa Marlúcia,

aos meus país e

familiares.

R E S U M O

GEOQUÍMICA DO U, Th E OUTROS ELEMENTOS LITÓVlLOS EM ROCHAS DE ALTO

GRAU DE METAMORFISMO DO "MACIÇO DE GÜAXUPÉ", SUL DE MINAS GERAIS.

Z)OA*O FRANCISCO FERNANDES

O complexo de Silvianopolis o estudado, geoquifnicamente, com a dete£minação de elementos l i t o f i l ó s , tais como: U, Th, Rb, K, e t c , emrochas de diferentes graus de metamorfismo. r^j MT»!fi>rwi^ «« suasmobilidades geoquímiea« am função do tipo de rocha. 3n"•^^ TU-

f —de testes estatist icqs

en dif«tentam tipo» d*-rxrtrbeB-. Este rato - impljrfi, qiiB- nãn hninm..Bmpnhr9riii>wrt'v ('fTiBti'Tn) de elementosIDS devido ao alto- giau d» inutnweiPlBino.

^ rochas do complexo de SilvianojjpJ-ís possuem baixas concentraçõesde U e Th a-inda em fácies anfitfolito, concentrações de K e Rb e razões K/Rb estatistie*«ej>tÉi iguais am fácies granulito e anfibolito.

Geoquimicamente qs^granulitos do complexo de Silvianopolis podemser comparadp^com os granulitcs de Mt. Alloyaius, Austrália. Umadiscussio, fcobre os mecanismos da evolução química desta», jochas é £presençada.

A B S T R A C T

GEOCHEMISTRY OF THE U, Th ANO OTHERS LITHOPHILE ELEMENTS IN HIGH-

GRADE METAMORPHIC ROCKS FROM "MACIÇO DE GUAXUPÉ", SOUTH MINAS GERAIS


A geochemical investigation on the Silvianopolis complex, Minas Gerais, has been carried out with the determination of lithophile elements likeJU, Th, Rb, K, etc. in rocks of different metamorphicgrade. It mm* verified that the geochemical mobilities of the elemerits is dependant on the rock type**-,

elemental abundances and ratios «war- compared using a statistical test, m»à it wa» u w n u w U atBit lliatAtwi I» M K «igwificto*di^f at»»ce i» many of the troe» giowanta. contents ba-twen the rocksof amphibolite and the qrftnulito facia». Th-i» result probably implie-s non d»pl»tion of lithopbile elements during granullLn Patie*

The rocks of Silvianopolis complex have low concentration of U andTh irrespectively metamorphic grade; K, Rb and K/flb ratios are st£tistically indistiaauishable in the amphibolite and the granulitefacies.

Geochemically the granulates of Silvia^ópolis can be compared withthe granulites of Mt. Alloysius, Australia. A discussion on thepossible mechanism of the geochemical evolution of tHta?rocks ispresented.

AGRADECIMENTOS

Dr. K.Imakuma, pela orientação e discussão da parte experimental.

Dr. 5.5.Iyer, pelas discussões estimulantes no campo da çeoquimica

dos granulitos e leitura crítica do manuscrito deste

trabalho.

Dr. A.Choudhuri, pela obtenção das amostras, analises petrograficas

e discussões sobre a geologia do maciço de Guaxupe.

Dr. L.T.Atalla, pelas análises de U e Th realizadas na Area de Ra_

dioquímira do IPEN.

Ivone tf. Sato e Vera Lúcia R. Salvador, pelas discussões e meu ap?£

feiçoamento na técnica de Fluorescência de Raios-X.

Aos colegas Dorge, Silvio e Luís, que com sua amizade tornaram pns_

sívsl a realização deste trabalho.

Ao Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, pelo apoio finaji

ceiro e liberação de seus laboratórios,

E a todos aqueles que colaboraram direta ou indiretamente para a

realização deste trabalho.

S U M Á R I O

CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO 1

1.1 - Considerações Gerais. 11.2 - Hetamorfismo. 11.3 - Efeitos do Fracionamento Metamórfico. 31.4 - Objetivos do Trabalho. 4

CAPÍTULO 2 - GEOLOGIA 6

2.1 - Geologia Regional. 62.2 - Estratigrafia. 8

2.3 - Caracterização Estrutural. 82.4 - Geocronologia, 92.5 - Problema Geológico e Amostragem. 9

CAPÍTULO 3 - TÉCNICAS ANALÍTICAS 12

3.1 - Amostragem. 123.2 - Determinação de Elementos Traço. 12

3.2.1 - fiétodo Utilizado. 123.2.2 - Técnicas de Medidas. 133.2.3 - Obtenção dos Resultados. 14

3.3 - Determinação de Fe e K. 143.4 - Determinação de U e Th, 163.5 - Resultados, 163.6 - Precisão, Exatidão e Limite de Detecção. 17

CAPÍTULO 4 - DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 20

4.1 - Introdução. 204.2 - Distribuição de U e Th. 204.3 - Distribuição de Rb e Sr. 224.4 - Distribuição de K/Rb. 224.5 - Distribuição de Mb e Zr. 274.6 - Distribuição de Zn, Cu e Ni. 274.7 - Comparações Estatísticas. 32

CAPÍTULO 5 - CGRPARAÇÍO COM OUTRAS ÁREAS » 38

5.1 - Introdução. 385.2 - Distribuição de U B Th. 385.3 - Distribuição de Rb e Sr. 415.4 - Distribuição de K/Rb. 445.5 - Distribuição de Mb e Zr. 475.6 - Distribuição de Zn, Cu e Ni. 50

CAPÍTULO 6 - DISCUSSÕES E CONCLUSÕES 52

APÊNDICE I - PETROGRAFIA 56

APÊNDICE II - COMPILAÇÃO DE DADOS GEOLO*GICGS 58

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 63

7CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

1.1 Considerações Gerais

A determinação da concentração de elementos químicosquaisquer em um sistema tal como uma rocha ou mineral, segue-se auma caracterização deste sistema o que chamamos de geoquímica.

0 primeiro pesquisados a se preocupar com a distribuição dos elementos na crosta da Terra foi Clarke 5 , que definiu Bíatemas químicos (rochas) que seriam estáveis sob condições de equilíbrio e que qualquer mudança neste sistema provocaria desiquilíbriocom a formação de um novo sistema que seria estável sob estas novascondições.

Mais tarde, Goldschmidt 25 definiu geoquímica como:

a) determinação da abundância dos elementos e átomos na crosta ter,

restre.

b) exploração da distribuição dos elementos nas esferas geoquímicasda Terra, isto é, nos minerais e rochas da litosfera e em prod£tos naturais de vários tipos.

c) a descoberta de leis que governam a abundância da distribuição

dos elementos.

Atualmente com a introdução do conceito de isótopos ,definiu-se geoquímica como: "0 estudo das leis da distribuição doselementos químicos e isótopos na crosta terrestre, no passado e presente".68

0 conhecimento destas leis nos permite fazer prediçõesconsiderando a ocorrência do elemento ou isótopo em certos sistemasgeológicos e tirar conclusões considerando a formação do mineral,rocha e depósito mineral.

1.2 Metamorflsmo

Todas as rochas ígneas e sedimentarei que jazem agora

13m profundidades de 3 e 20 quilômetros, devem estar sujeitas a cem

dições físicas, naturalmente diferentes ou não daquelas sob as

quais se originaram. Estas rochas podem estar inicialmente em um es

tado de equilíbrio interno, mas sob condições favoráveis podem se

ajustar mineralogica e estruturalmente à temperatura e pressão da

situação a que se encontram. Estas mudanças mineralógicas e estrutu

rais que ocorrem em uma rocha em estagio solido, sem o desenvolvi^

mento de uma fase de silicatos em fusão, constituem o metamorfismo.

Sob condições mais altas de temperatura e pressão pode haver o d_e

8envolv/imento de uma fase de silicatos em fusão o que chamamos de

ultrametamorfismo.

A natureza de uma associação de minerais metamorficos

é determinada por dois fatores:

a) a composição química da rocha metamórfica que depende da rocha

matriz e extensão dos processos de adição e subtração de mine

rais durante o metamorfismo.

b) as condições físicas do metamorfismo, temperatura e pressão, epor vezes também da fase fluida presente que pode ou não ter umpapel importante no decorrer dos processos metamorficos.

Diz-se que conscitue um "fácies metamórfico", todas asrochas de qualquer composição que tenham sido metamorfoseados dentro de certos limites amplos de temperatura e pressão.

Dentre vários pesquisadores que realizaram experiências reproduzindo condições de metamorfismo destaca-se um importar^te estudo realizado por Green e Ringiuood envolvendo reações met£mórficas experimentais desde fácies eclogito passando pelo fáciesgranulito e anfibolito. Estes autores subdividiram o fácies granuli_to em baixa, intermediária e alta pressão, caracterizada pelas ass£ciações mineralógicas.

"" a) granulito de baixa pressão; caracterizado pela associação de o Hvina + plagiocláeio e pela ocorrência de cordierita.

b) oranulito de pressão intermediária; caracterizado pela associa^

ção de ortopiroxênio + plagioclásio e pela incompatibilidade de

oiivina -i- plagíoclásio.

c) granulito de alta pressão; caracterizado pela associação de granada + clinopiroxênio + quartzo e pela incompatibilidade de hlperstênio e plagioclásio.

Entretanto este conjunto deve ser difuso e as conol

ções de pressão e temperatura dependerão da composição da rocha por

causa do efeito de solução solida. '

1.3 Efeitos do Fracionamento Metamorfico

Granulitos de média e alta pressão representam as mais

extensas superfícies expostas de materiais da crosta inferior e fojr

necem aos geoquímicos materiais para estudar-se o fracionamento rne

tamorfico e anatexis.

Acredita-se que granulitos tenham se formado por pro

cessos de desidratação» 0 mais eficiente processo envolve a forma_ção de uma fase de silicatos fundidos onde água e removida, desta

forma a fusão parcial tem um importante papel na formação da mai£ria dos granulitos.24,30

Investigações geoquimicas têm estabelecido que o emp£brecimento (depletion) de componentes granitofilos acompanham o metamorfismo de fácies granulito e que K, Rb, U, Th e Cs são expel^dos aos níveis superiores da crosta por fluidos ou fusões geradasdurante o metamorfismo,

Tarney *>? sumarizou as hipóteses de empobrecimento de

elementos litófilos em granulitos:

a) o empobrecimento é uma feição primária das rochas."

b) granulitos representam o resíduo, depois da remoção da fusão gr£

nítica onde todos os elementos litófilos foram particionados.24

c) o desenvolvimento de uma associação mineral de alta pressão ex,clue elementos litófilos que sao' removidos junto com componenteshídricos.30»38

d) e um processo especificamente pré cambriano, por meio do qual os

elementos litófilos sao removidos por desgaseificação do manto .8,11,59,69

Um quinto processo foi sugerido posteriormente:

e) a remoção dos elementos litófilos é através de uma fase fluida

rica em C02.68

Entretanto, granulitos não empobrecidos tem sido des_critos em regiões de intermediária e alta pressão» Estas excessõesnão foram satisfatoriamente explicadas, embora alguns autores t_enham sugerido que este fato e devido a ausência de fluidos de comp£sição apropriada capazes de transportar os componentes litófilos.^8

Empobrecimento em fácies granulito é melhor entendidoem termos ds particionamento dos elementos litófilos entre a rochahospedeira e a fase fluida. Este mecanismo e similar p M B rochas Í£

neas, onde a fase fluida passa através de um volume de rochas e os

elementos traços são particionados com o fluido enquanto a química

dos elementos majoritários permanece a mesma. Empobrecimento e uma

função de:

a) composição da rocha hospedeira que mineralogicamente afetara o

coeficiente de distribuição total.

b) composição da fase fluida, especificamente seu conteúdo em H20,

C0_ e balogênBos.

c) quantidade relativa da fase fluida que passa através da rocha.

d) temperatura e pressão

Fortanto o empobrecimento em fácies granulito nao euma função simples da alta temperatura, como explicado por trabalhos anteriores (por exemplo, Heier ^ ), mas esta relacionado comacomposição tanto da fase fluida quanto da rocha hospedeira e o volume da fase fluida relativo a rocha hospedeira. Sendo possível veraoora porque alguns grupos de granulitos de alta pressão sao emp£brecidos e outros não.53

Embora vários elementos são analisados em regra geral,sao poucos 05 estudos geoqúímicos de rochas granulaticas con a d£terminação de U e Th. Isso se deve à grande dificuldade de se dete£minar estes elementos em baixas concentrações, geralmente menoresdo que um ppm.

Estudos geoqúímicos de rochas granulíticas foram desenvolvidos no Brasil por Sighinolfi 62, Sighinolfi e Sakai 64 eSighinolfi et ai 65 f que têm pesquisado desde então rochas pertericentes ao craton do 5ão Francisco na Bahia, sem no entanto se pre£cupar com as determinações precisas de U e Th. Outros pesquisadores(Formoso et ai 23 e Nardi e Hartmann 45 ) têm iniciado a caracteri.zaçao geoquímica de rochas granulíticas pertencentes ao escudo Sulriograndense,

1.4 Objetivo do Trabalho

A área estudada geoquimiramente localiza-se no denominado "Maciço de Guaxupé", 2 8ul de Minas Gerais, feição triangularcujo vértice está dirigido para leste e cuja base I dada pelo contato entre o embasamento cristalino e as seqüências paleozoicas da Ba_cia Sedimentar do Paraná (figura 1), A caracterização geoquímicadas rochas granulíticas no maciço de Guaxupe, apesar de estudos £vançados em termos petrogenéticos e estruturais, ainda e um misterio e seu alto grau de metamorfismo necessita ser estudado em detalhes para uma caracterização em função da mobilidade dos elemencoslito

filos, como identificadores dos processos metamorffccos.

A ocorrência de rochas gnaissicas graníticas na regiãoestudada, principalmente pertencentes ao fácies anfibolito ( Compl£xo Silvianópolis )» vem se encaixar no presente estudo para umacomparação da mobilidade dos elementos litofilos em função do graude metamorfismo crescente atuante nas rochas da região.

0 objetivo deste trabalho é portanto, a determinação eestudo da distribuição da concentração de elementos litofilos, taiscomo: Rb, K, U, Th» etc, em rochas de diferentes graus dB metamo£fismo, pertencentes ao maciço ce Guaxupe, onde procuraremos deterrninar as variações geoquímicas em função do tipo de rocha e grau demetamorfismo.

Estudes de comparação da mobilidade geoquímica dos elementos litofilos tem sido publicados periodicamente. Poucos trab£lhos, entretanto, tem tratado diretamente com os elementos U e Th,somente Heier e Adams '* , Lambert e HBier *"^ , Heier eThoresen'*Wilson e Anantha Iyer e Narayanan Kutty estudaram a variaçãoda concentração destes elementos em função do grau de metamorfismoescendente em rochas da Australia, Noruega e índia.

Então e agora proposto um estudo semelhante ao deseinvolvido por 31496168 autores em rochas do mesmo tipo no maciço deGuaxupé. Para isto rochas granulíticas e gnaissicas graníticas foram cuidadosamente selecionadas para as análises geoquímicas e comum estudo petrográfico prévio, os resultados da presente pesquisasão agora apresentados.

CAPITULO 2

GEOLOGIA

2.1 Geologia Regional

0 modelo geológico da área foi concebido primeiramentepor Ebert em várias publicações iniciadas na década de 50, baseadoem levantamentos geológicos realizados no sul de Minas Gerais e noVale do Paraíba. Ele considerou os grupos Paraíba, Andrelândia esão João Del Rei como unidades estratigraficas cronologicamente _equivalentes, integrantes de um cinturão orogênico do pré cambrianosuperior amoldado em torno do craton do São Francisco (figura 1) .

Ainda segundo o autor, ao sul de Belo Horizonte na al_tura do paralelo 22fi o cinturão sofre uma bifurcação em dois ramos;um denominado de Araxaides, passa a infletir para NW contornando ocraton e passando por Varginha e Três Corações penetra no estadode Goiás; outro constituído pelos Paraibides com direção NE e ENEpenetra no estado de São Paulo nas proximidades de Lindóia e Itap^ra, estendendo-se ate os estados do Paraná e Santa Catarina.

0 cinturão quer na parte indivisa quer no Araxaides eParaibides exibiria zoneamento com ocorrência de três faixas distijitas:

A- Faixa Central, que corresponde aos internídeos depositados em ajnbiente eugeossinclinal. Estratigraficamente é representado pelosgrupos Paraíba e 3uiz de Fora*

B- Faixa Intermediária, que corresponderia aos externídeos depositados em ambiente de transição entre eu- e miogeossinclíneo. Estr£tigraficamente compreende os grupos Andrelândia, Itapira (bides) e Varginha (Araxaídes).

C- Faixa Externa, caracterizada por dobramentos e falhamentos £ves. Estratigraficamente inclue o grupo São 3oão Del Rei,que co£responderia a depósitos de cobertura do antepaís, onde os depósi_

KM.

20*

* * *

ZJ

Figura 1. Ocorrência e estruturação do cinturão Paraíba, Segundo

Ebert 12

( 1 = Bacia do Paraná; 2 « Grupo Bambuí, camadas Gerais; 3 = GrupoBambuí, camadas Indaiá; 4 = Zona do Espinhaço; 5 = Província Pegm£títica; 6 = Externídeos; 7 = Internídeos; 8 = Vergência; AR = AraxáBH « Belo Horizonte; R3 = Rio de Janeiro; SP = Sao Paulo; VI » Vit£ria)

tos molassóides do cinturão Paraíba seriam representados pelas

formações Pouso Alegre e Eleutério.

Delimitado pelos Araxaídes, Paraibides e pela sinécli^

se do Paraná, ocorre uma área triangular denominada de "Maciço de

Guaxupé " que Almeida et ai 2 consideraram constituído por granuli

tos migmatizados e cortados por rochas granitóides. Wernick ^2 con_

siderou o maciço como um bloco crustal de idade essencialmente trarvs

•amazônica, possivelmente com núcleos arqueanos mais ou menos interi

samente afetados durante o pré cambriano superior.

No entanto o modelo de Ebert sofreu algumas alterações

com a exceção de novos mapeamentos, análises petrográficas e estru

turais. Desta forma Fiori *' baseado em estudos estruturais e petro

genéticos identificou um núcleo arqueano na área definindo-o como

complexo Silvianopolis que e mineralogicamente estudado e interpre

tado por Penteado e Choudhuri 48 m

Fiori et ai 2 0 sintetizaram a geologia da região que

evoluiu desde o arqueano pela sucessiva superposição de ciclos tec

to-térmicos referentes ao proterozóico inferior, médio e superior

resultando em feições geológicas muito complexas.

2.2 Estratiqrafia

No maciço de Guaxupé podem ser reconhecidas as seguin

tes unidades pré cambrianas:

A- Grupo Pinhal. Unidade granítica-migmatítica de idade brasiliana

resultante da profusa intrusão de variados granitóides em rochas

pré brasilianas do grupo Pinhal e embasamento.

B- Grupo Amparo. Que corresponde a uma seqüência heterogênea de ro

chás metamorficas dobradas de natureza predominantemente metass£

dimentar de idade transamazonica,

O Complexo Silvianopolis» Constituído essencialmente por anatexi^

tos de composição variável entre tonalítica e granodiorítica a

granítica e por corpos de granulitos que variam em sua composi

ção desde gnaisses leucocráticos charnockíticos até piroxênio

granulitos melanocráticos.

Alem destas unidades que perfazem 90% do total da área

ocorre a formação Pouso Alegre representada por uma pequena mancha

isolada de metassedimentos de baixo grau, principalmente metassilti

tos e metarenitos.

2.3 caracterização Estrutural

A geologia da área é composta por trêfc grandes conjun

tos litológicos distintos de idade pré cambriana. 0 grupo Pinhal de

idade brasiliana, o grupo Amparo de idade transanazonica e o comply

xo Silvianópolis de idade arqueana.

A diferença fundamental entre o grupo Amparo e o corn

plexo Siluianopolis e em base estrutural, com o ultimo evidenciando

um estilo de deformação mais complexo que o primeiro. 0 complexo

Silvianópolis representa o embasamento do grupo Amparo.

A analise estrutural revelou que a area sofreu uma evo

lução policiclica sendo reconhecida várias fases de deformação . ie J

metamorfismo, a mais antiga representada por uma migmatizaçãoYãrque

ana reconhecida em rochas do complexo Silvianópolis.

2.4 Geocronologia

0 progresso dos conhecimentos geológicos das áreas pré

cambrianas do maciço de Guaxupe, resultou na caracterização de uni

dades estratigráficas arqueanas e proterozóicas além da evidente _e

volução policiclica e polifasica.

Wernick et ai 7 3 analisaram os dados geocronológicos

existentes na literatura para a área em foco ao mesmo tempo que

apresentaram alguns novos dados para os arredores de Itapira (SP) e

Fortaleza de Minas (MG). Estes autores concluiram que seus dados

confirmaram a evolução policiclica postulada para a área sob aspe£

tos estruturais, petrológicos, estratigráficos e geocronológicos .

Ainda segundo Wernick et ai 7' , eles concluiram que na área estud£

da há ocorrência de um substrato gnáissico-granítico-migmatítico ajr

queano, onde houve deposição de uma seqüência sedimentar que conjun

tamente com seu substrato foi dobrado, transposto e metamorfoseado,

resultando daí o complexo Silvianópolis como a primeira unidade e

o grupo Amparo como a segunda unidade.

Segundo os autores acima citados a evolução policiei i,

ca está também retratada nas rochas granulíticas que também fazem

parte do embasamento arqueano e que a presença destas rochas em is£

crorias de referência arqueana, proterozóicas inferiores, médias e

superiores e por datações Rb/Sr convencionais, constatam sua evol£

ção policiclica. Entretanto estes mesmos autores são de opinião qua

há a necessidade da confirmação destas feições por meio de isócro

nas verdadeiras.

2.5 Problema Geológico e Amostragem

Fiori 1 7 identificou um núcleo arqueano definindo-o

10

como complexo Silvianópolis e em seus trabalhos pèsteriores,no estudo estrutural e petrográfico da área, revelou que a fase de migmati,zação mais antiga atribuída ao arqueano deu origem a migmatitos egnaisses em níveis crustais superiores e a granulitos em níveis crustais mais profundos.

Para caracterizar as idéias por ele formuladas o obj£tivo deste trabalho e analisar geoquimicamente estas rochas e desçobrir através deste estudo se ha uma relação entre rochas de fáciesanfibolito e granulito pertencentes a este complexo. Se houve atra-vés do metamorfismo de alto grau algum fracionamento de elementoslitófilos (U, Th, K, Rb, e t c ) , além de uma comparação entre dadosgeoquímicos de rochas metamorficas de outras regiões do mundo.

Para isso, diversas rochas gnáissicas graníticas e granuliticas foram cuidadosamente selecionadas de tal modo que fossemrepresentativas de cada afloramento, t mostrado na figura 2 a loc£lização exata das amostras dentro do contexto geológico atualmenteaceito para a area.

11

3

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10 11

Fioua 2. Mapa geológico-estrutural de parte do maciço de GuaxupÉ,sul de f'inas Gerais; segundo Fonseca et ai ** , modif.

( 1 = Embasamento gnáissico-migmatitico; 2 = Gnaisses e migmatitosdo complexo Silvianópolis; 3 = Areas com predominância de • rochasgranuliticas; 4 * Rochas Ultrabásicas; 5 = Xistos e gnaisses peliUcos; £ = Cnaisses e metassedinentos do grupo Amparo; 7 *= Corpos desienito; 8 «= Higmatítos do maciço Pinhal; 9 = fíaniço alcalino de F£ços de Caldas; 10 - Sedimentos da margem da bacia do Paraná; 11= F£lhas regionais; 12 « Falha de empurrão; 13 = flmostras; A = Alfenas;G = Guaxupé; D = Dacuí; H = fiachado; "IB - Monte Belo; MR = f'nva R£sende; PA • Fouso Alegre; FC * Poços de Caldas; S = Silvianópolis)

CAPÍTULO 3

TÉCNICAS ANALÍTICAS

3.1 Amostragem

As amostras coletadas para o desenvolvimento deste tr£

balho dividem-se em dois grupos: gnáissieas graníticas no amplo sen

tido, fácies anfibolito da região de Silvianópolis e rochas granulj

ticas da região de Ptachado-Guaxupé, ambas pertencentes ao complexo

Silvianópolis. ' i

As amostras a serem levadas ao espectrometro de fluo

rescência de raios-X para as análises çaoquimicas foram pulverizadas

a 200 "mBSh" em moinho de bolas de Carbeto de Tungstênio durante

aproximadamente 15 minutos.

As amostras foram preparadas na forma de pastilhas

prensadas tipo dupla camada, onde a base é constituída de ácido bó

rico granulado e a camada fina superficial é constituída de uma mijj

tura homogênea de ácido bórico pulverizado e rocha.

Primeiramente preparou-se a base da pastilha com uma

quantidade de seis gramas de ácido e colocada numa matriz de 40 mm

de diâmetro a uma pressão de 800 Kg/cm2 durante 20 segundos. Em se

guida espalhou-se homogeneamente a mistura de rocha e ácido sobre a

pastilha pré prensada a uma pressão de 1600 Kg/cm2 durante 20 segun

dos.

Na fabricação da camada fina superficial, utilizou-se

ácido bórico pulverizado em recipientes de plástico com bolas do

mesmo material. A porcentagem de ácido na amostra é de 30$ em peso.

3.2 Determinação de Elementos Traço

3.2.1 Método Utilizado

Para elementos traço, na ausência do efeito de intensi,

ficação ou encarecimento (enhancement), a relação entre concentra^

Çao e intensidade fluorescente da linha K w do elemento analisado é

13

linear.

.I.

C = concentração do elemento xI = intensidade fluorescente do elemento xKj = constante de proporcionalidade

O elemento macroconstituinte influencia negativamentena exatidão das determinações de intensidade fluorescente e é necejssário uma correção deste efeito matriz com a introdução do coeficiente de absorção mássico (u.) para a radiação característica utilizasda.

Kl = K2 • )*x eq.(2)

C^ = K? .Ux.Iy eq.(3)

onde Ko depende somente do instrumental utilizado (geometria e gera_ção dos raios-X fluorescente). Não e necessário conhecer o seu va_lor, sempre que se toma como referência uma amostra padrão. Ao seaplicar a equação (3) na amostra problema (x) e ao padrão (p), temos:

R. x

u i P

Esta equação e valida quando o comprimento de onda dalinha fluorescente utilizada for menor do que a descontinuidade deabsorção do elemento macroconstituinte de maior número atômico; queno caso de rochas e o Ferro, cuja descontinuidade K tem comprimentode onda igual a 1,7433 S. Esta condição e plenamente satisfeita pa_ra os elementos H p B i deste trabalho, que no caso extremo tem comprimento de onda de radiação característica K^ igual a 1,659 8(Ni).

A equação (4) assume também que não há efeito de inter)sificação do elemento analisado por um Blemento da matriz.

Para a determinação dos valores do coeficiente 'de atjeorção mássico da matriz, recorre-se a procedimentos indiretos* Re^nolds 50 notou que o recíproco da radiação incoerentemente espalh£da (radiação difusa) é diretamente proporcional ao coeficiente deabsorção mássico da matriz.

3.2.2 Técnicas de Medidas

0 espectrometro de Raios-X foi calibrado para cada gru

14

po de radiações de interesse; assim as amostras Fèram analisadas

nos seguintes grupos: Rb/Sr, Nb/Zr e Zn/Cu/Ni. As condições do es

pectrômetro além do tempo de medidas são dadas na tabela 1.

Para a determinação da posição do detector para as me_

didas das radiações correspondentes ao pico e background» escolheu-

-se convenientemente uma amostra contendo concentrações expressivas

dos respectivos elementos.

As condições de medidas foram escolhidas de tal ^

ra que para uma determinada radiação houvesse acumulação de no míoi

mo 10.000 contagens para um tratamento estatístico adequado dos d£

dos experimentais. No caso do grupo Nb/Zr foi escolhido o cristal

analisador LiF 220 devido a sobreposição de algumas radiações.

0 analisador de pulsos foi otimizado de tal maneira que

pela janela escolhida somente as radiações de interesse fossem d£

terminadas. Para a sua otimização foram utilizadas amostras que cori

tivessem grande concentração do elemento analisado e com a variação

da janela obteve-se o ponto ideal para o seu uso.

Para a otimização da excitação» obteve-se a melhor ra_

zão pico/background, para todos os elementos» operando-se o tubo de

raios-X nas condições estipuladas na tabela 1. Estas condições não

são as ideais» mas para o tubo utilizado ela é satisfatória visto

que o potencial do tubo e de 1,6 kW.

3.2.3 Obtenção dos Resultados

Os resultados foram obtidos simultaneamente pela utili

zação de amostras padrões cio USGS (AGV-1» PCC-1» GSP-1 e G-2). No

porta amostras do aparelho foram colocadas nas posições 1 e 4 as

amostras padrões e nas posições restantes (2,3,5 e 6) as amostras

deste trabalho.

Foram medidos então simultaneamente» pico» background

e radiação espalhada. Através da comparação dos resultados foram ojb

tidas as medidas de concentração»

3.3 Determinação de Fe e K

Para a determinação da concentração destes elementos

majoritários, utilizou-se a técnica de Fluorescência de Raios-X £

través de curvas de calibração que foram construídas com o auxílio

de rochas padrões do USGS,

Este mstodo comparativo mostrou-se eficiente visto que

os resultados em termos de precisão e exatidão apresentaram-se der»

tro dos limites desejáveis. Estas curvas de calibração foram anaH

sadas estatisticamente e indicaram ótimas condições num limite de

crCD( - •O

ao

•o01

OI

to1—•(D3(03r*OCS

r*>• 10)oo

oo3a.oO I<001

aoo• o(D• 101

«O01]oao

m•oe>oHO »3(D

O

a.(D

dl

O011

X

condlçoos gar«ic\ elementos

posicionamentodo pico o dobackground

condições

experimentais

discrininadorda pulaoa

picoBG-1 (2©)0G-2

rad. aet.coiimadortampo meriacriataldetectorquilouolt.miliflwpar.

B LCW

Sr

25,1524,2526,00

Rb

26,6326,0027,75

Zn

41,8240,0044,50

cu

45,0444,5048,00

Ni

48,6448,0050,00

K«

4 0 B 200aLir 200

{

Ag

16,98m

20a

:intilaç3o

Hb

30,4429,8531,25

Zr

32,1131,2533,00

KM

9SO>A<v<t

40a

23,99

l |0u»

40 aLif 220

4030

«.MOV

• aacv

I.IVV

o**»/ mm

SB

\J1

16

significsncia de 0,05, apesar de possuírem poucos (pontos deuido a

Faixa de concentração das amostras analisadas neste trabalho.

As condições utilizadas para estas determinações estão

na tabela 2, onde foi utilizado o tubo de Cr que mostrou-se mais m

ficiente nas intensidades fluorescentes dos respectivos elementos.

Tabela 2. Condições de operação do espectrometro dB raios-X utiliza

do, para elementos majoritários.

condições gerais

posicionamento

condições

experimentais

discriminador

de pulsos

\. elementos

pico (26)

rad. est.

colimador

tempo med.

cristal

.detector

quilovolt.

miliamper.

B LC W

K

50,31

Fe

57,54

150/»^

10s

EDDT

prop.

LiF

cint.

45

35

<#0V

3.4 Determinação de U e Th

A concentração de U e Th foram determinadas utilizando

a técnica de Analise por Ativação de Neutrons Térmicos, medindo as

atividades do Np239 e Pa233formados a partir de U239e Th2". Por de

caimento são medidas as concentrações finais de ti e Th que a Ü £

das a boa discriminação e eficiência fazem desta técnica específica

e sensitiva além de rápida e precisa.

Os resultados apresentados foram obtidos sem separação

química e representam a média de dois valores» Os erros são da or

dem de 20JÍ porque as amostras possuem grande porcentagem de tungstê

nio o que prejudica os resultados, em particular para o U.

As irradiações das amostras além da análise do» resul

tados foram executados no reator de pesquisas do IP OI (IEAR-1), á

rea de Radioquímica do COURP.

3.5 Resultados

17

••oatrai

«C-l/4«C-l/4 (11)

«C-l/4 (81}

«C-l/4 «

«C-l/M«C-5/15«C-6/14

«C-6/17

*C-7/14

"«C-7/lí

«C-9/16«-13/1S

Xs«

•-818-91

B-97

B-171C-59C-59b

C-131D-360-390-78

C-77C-40 »C-123C-131

H-10H-18

I

*T

Urn. Cat.

11

1

<0

«4

1

0<0

< 0

co0

11

0

0

1

< 0

0

< 0

1CO

1

<.o1

< 0

< 0

< 0

3

<o

10

11

0

u

. 3

.2

. 0

. 5

. 5

, 9

, 1

, 7

, 5

.5,5

. 6

.5

, 3

. 7

, 9

, 9

. 5

, «, 5

. 3

,5. 3

. 5

.1

.5

.5,5

. 2

,5

. 4

• '

. 5

.1

. *

Th

1.13 , 6

3 , 8

0 , 7

<0.2

• ' . '

0,3<0.2

i , 3

0 . 2

O . I

«0.2

2.0

2.3

< 0,20,8

1,01 , 0

0 , 4

<0,2

15,8

8 , 6

7 , 5

4 , 6

4 , 8

1,05,5

4 , 2

20,0

I I I

5,55,9

*,15,1

0,2

lib

27

67

51<«

< 4

501 2 4

106

88

6320

106

70

35

1 1 1

1 3 5

1 6 7

1311 1 »

171 6 6

7 Í

66

1 4 5

907972

1 2 6

24B

•5

11553

9 1

51

4

Sr

442

616

507

312

334

481

210169

233

225119.187

337200

201143193

132292

176

289

349

320257347

376505337

117

296

271

105

299

153

4

Kb IT

16 '.98

25 303

27 400C» 6!

11 45 j23 3Sn/86 00/

67 l j£ /47 Áoy

139 txVfi53 9276 S24

52 52538 433

94 107247 HI

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36

41

19

50

97

75

531848

7852

411

199

89

480

T9*^.

548

134

716

Cu

23 A2f

/Aml

atI4U

«s28

42

5540

36

B

«2%42

- M l

49 146 J

44V44 ]

47 /

«a59 26644 646

53 521

23 304

53 52330 357

1 S

4 5 ^«4

52

476

42

9

1

ISi

\i i \

2125

29

-

18

19

7

19

29

22

"H3d131

r•34

^1

* \19]

2tf

27

26

3523

2?7

23

7

1

Tn

?S

119

155

\t)6

to»

>12O\

V139—

166

236

119

53

« 5

IDS

83

90

108

2 63138

204

102

56

53134

700

1 1 2

109128

. 12344

12147

3

K

1,66

2.152.230,75

0,56

1.514,50

4.25^2,99

^2,54

1.174,65

2.411.42

4,324,89

4,29

4,731,072,58

2,65

3,743,75

2.592,14

3,00

2.373,49

4,243,43

J . »1,05

2,941,29

-

O

4 . U

6.B44,14

7,626,52

4,734,36

5,616,30

8,64

12,404,22

6.33

2.46

5,133,14

3,033,06

10,236,598,40

5.913,506,45

2,81

3,367,873,50

5,69

6,26

5,552,13

5,88

2.27

-

TH/II

0,853,00

2,80>1,4D

•

1,49

0,27<0,29>2,60

>0.40>l ,60<0,33

1,681,19

<0,290,89

0,53>2,00

0,50-

12,15

>17,205,00

>9,20

4,36>2,00

>11,CO

>e,«o6,25

> 3,60

*.2«4,21

3,17

3,45

-

K/Rb

615

3Í1

437

-

-

302

363401

340

433

585

4 3 9

421

105

399

361257

361

901518

160

492

557179

238

380

329

277

171

4 0 4

385327

399262

-

Rb/lr

0,060,08

0,10-

-

0,10

0,390,63

0.38

0.280,170,37

0,300,23

0,55

0,940.B7

0,990,410,10

0,57

0,22

0,210,56

0,26

0,210,14

0,37

2,120,29

0,550,51

0,450,43

-

Cu/Nl

2.752.421,42

1.224,292,17

1.821.9D

1,12

1.45-

2,22

2,07

0,90

2,21

1.43

1,821,821,363,69

1,36

1,53

2,002,44

2,32

2.241,93

1,61

1,262,26

1.590.5S

Í.020,71

-

Tabela 3. Dados analíticos de rochas oranulíticas (A) e onáissicas

graníticas (B), pertencentes ao complexo Silvianopolis.

13

Os resultados obtidos são dadns na tabela 3. A parte

(A) refere-se a rochas do tipo granulíticas e a parte (B) a rochas

gnaissicas graniticas. Os dados para elementos traço estão em ppm e

para os elementos majoritários estão em %. Note-se ainda que os da_

dos referentes a Fe estão como Fetot*

A tabela 3 apresenta as médias e os desvios padrões pa_

ra cada elemento/alem da media total somando-se os grupos de rochas

granulíticas e gnaissicas graníticas. Os valores abaixo do limite

de detecção não foram levados em consideração, portanto o valor me

dio real das concentrações dos elementos analisados são menores do

que os valores aqui apresentados.

A tabela apresenta também algumas das principais ra

zÕes normalmente utilizadas em estudos geoquimicos, além de suas m£

dias e desvios padrões. Para as razões estão assinaladas alguns S£

nais indicativos de maior ou menor, dependendo de cada caso, onde

um de seus elementos esta abaixo do limite de detecção.

Todos os resultados para elementos traço analisados a

partir de Fluorescência de Raios-X foram aproximados até a 13 casa

decimal sendo que para os elementos majoritários foi aproximado até

a 3§ casa.

3.6 Precisão, Exatidão e Limite de Detecção

Para o calculo da precisão e exatidão na análise de

elementos traço por Fluorescencia de Raios-X, foi utilizado amos

Tabela 4. Dados analíticos das rochas padrões utilizadas. (Flanagan

1972, dados entre parentesis indicam resultados obtidos)

eljmento

K20

FetotUThRb

SrNbZrZnCuNi

G-2

4,51

2,65

2,0

24,2

16B (167)

479 (469)

13,5 (14)

300 (317)

85 (82)

11,7 (17)

5,1 (8)

GSP-1

5,4,

lf104254233

29

500

98

33

12

53

39

96

(257)

(232)

(28)

(473)

(103)

,3

,5

AGV-1

2

6

16

67

657

15

225

84

59,

18,

,89

,76

,88

,41(66)

(679)

(82)

7 (40)

5 (12)

19

trás padrões do USGS com a obtenção de pelo menos tduas medidas. Os

resultados (tabela 4) mostraram que a precisão e exatidão do método

foi menor do que 5%, sendo considerados muito bons para análises

geoquimicas.

Para o cálculo da precisão e exatidão na análise dos ele

mentoe majoritários, foram utilizados as mesmas amostras padrões e

as medidas obtidas resultaram numa precisão menor do que 10^ e numa

exatidão menor do que 1%.

0 limite mínimo de detecção foi calculado pelo critério

•2<r" baseado em Mfiller ** e os resultados estão mostrados na tabe

Ia 3.

CAPÍTULO 4

D I S C U S S A V D O S RESULTADOS

4.1 Introdução

Nas discussões de quaisquer resultados experimentaisobtidos para qualquer fim, é necessário ter como norma algumas regras para não tornar a discussão dos resultados um capítulo maçantee quase sempre confuso.

Desta forma serão estudados as distribuições das cemcontrações dos diversos elementos analisados em grupos ou razõesnormalmente utilizadas em estudos geoquímicos (u/Th, Rb/Sr, K/RD,Nb/Zr, Zn/Cu/Ni). C significado destas razões será discutido emoutro capítulo.

4.2 Distribuição de U e Th

A distribuição destes elementos pode ser notada na figura 3. 0 histograma para U mostra uma distribuição homogênea, ondea maioria das concentrações encontradas são baixas sendo sempre menores do que 1,5 ppm para o grupo de rochas granulíticas (média 1,$ppm) e menores do que 2,0 ppm para o grupo de rochas gnáissicas gra_níticas (média 1,4 ppm).

0 histograma para o Th e mais heterogêneo havendo umespalhamento dos resultados maior para o grupo de rochas gnáissicasgraníticaB. Para o grupo de rochas granulíticas os resultados seconcentram em valores menores do que 1,5 ppm.

Observa-se neste grupo de elementos um número razoave^mente grande de concentrações abaixo do limite de detecção. 0 casoextremo é para a distribuição de U no grupo de rochas gnáissicasgraníticas, onde 50^ dos resultados econtram-se abaixo do limite MÍnimo de detecção. Em conseqüência, apenas para poucas amostras foipossível calcular a razão Th/U. Analisando o histograma desta di£tribuição nota-se que para o grupo de rochas gnáissicas graníticas

21

. •

000o0 •

ooooooo

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1U

r12 13 «

-O

14 19

O

so ai

o a. 4 fe 8 io

Figura 3. Histogramas de U, Th e Th/U (o • rochas gnáissicas gran£ticas;» = rochas granulíticas )

(media 4,24) a distribuição e heterogênea e para è grupo de rochas

granulíticas (media 1,68) a distribuição e homogênea com valores

sempre menores do que 4.

Foi construído o grafico Th X U (figura 4) onde estão

plotadas as isolinhas de Th/U = 10 e Th/U - 1 como referência. Mais

uma vez nota-se o acumulo de pontos sobre as linhas que delimitam o

limite mínimo de detecção tanto para o U quanto para o Th.

4.3 Distribuição de Rb e Sr

A distribuição destes elementos pode ser notada na fi

oura 5. 0 histograma para o Rb mostra certa homogeneidade dos dados

sendo que para diferentes tipos de rochas as variações das concen

trações são diferentes. Para o grupo de rochas granulíticas as con

centraçoBS sao sempre menores do que 140 ppm (media 70 ppm) e para

o grupo de rochas gnaissicas graniticas os valores variam entre 60

e 180 ppm (média 115 ppm),

0 histograma do Sr mostra um caso oposto ao Rb. A va

riação da concentração para o grupo de rochas granulíticas mostra-

-se dentro da faixa de 160 a 520 ppm (média 337 ppm), enquanto que

para o grupo de rochas gnaissicas graniticas a faixa é de 120 a 400

ppm (média 271 ppm).

0 histograma das razões Rb/Sr mostra que tanto para os

dados do grupo de rochas granulíticas (média 0,30) quanto para os

dados do grupo de rochas gnaissicas graniticas (média 0,55) são he

terogêneos mas sempre menores do que a unidade.

0 gráfico Rb X Sr (figura 6) foi plotado e nota-se que

para o grupo de rochas granulíticas há duas regiões distintas; uma

com valores Rb/Sr próximos a 0,1 e outro com valores maiores, próxi

IDOS de 0,5* Esta diferenciação coincide com a distribuição das amos

trás no campo e e devida a variações mineralogicas, pois para o gru

po com "baixas" razões correspondem às rochas da região de Guaxupé

que são na sua maioria classificadas como granulitos máficos e para

o grupo com "altas" razões correspondem às rochas da regiaõ de Ha

chado que são na sua maioria classificadas como granulitos félsicos,

4.4 Distribuição de K/Rb

A distribuição dentas razões pode ser notada no histo

grama da figura 7, que mostra para o grupo de rochas granulíticas

uma homogeneização de pontos ao redor de 300 a 450 (média 421) e pa

ra o grupo de rochas gnaissicas graníticas há um espalhamento

I I I I I I

Figura 4. Grafico Th X U (simbologia igual figura 3)

0*«O•••OOOO 0O«»OOOOQO

O 4o SO UP no 2CD * »

• 0 •• o •• 0 0

•oo» o#ooooo»

o ei» ew oi»

O

•00

Rbl5

a *A i«

r0

is ãp JX

Figura 5. Hisfcogramas de Rb, Sr e Rb/Sr (simbologia igual figura 3)

25

s

O

100

$

1

8

0

-

~ . . . . 1

1 I •

\

\

o

• • o• ° 0

oV o o

\

1 1 1

\

\

o

\

' , 8 i

\

\1 1 i\J

f«» Sr

—

•

•

\

•

•

-

-

Tigura 6- Gráfico Rb X Sr (símbolooia igual fioura 3)

26

O»

oooooo•OtOODÕOO

6

o

*»

• 09O #O«

OOOOOOO

» J . W BO

0 *

. * • fto no

KIRbKB «W «BO RO» fiOD «K

O

x> tf»

Figura 7. Histogramas de K e K/Rb (simbologia igual figura 3)

27

O grafico K X Rb esta mostrado na figura 8 e evidencia-sse a homogeneização dos dados para o grupo de rochas granulíticascujos pontos definem uma reta com coeficiente de correlação igual a0,93, que pode ser considerado aceito a um nível de significânciade 0,05. Pode ser notado também uma tendência da razão K/Rb diminuir com o aumento da concentração de K. Da para os dados de rochasgnáissicas graníticas pode ser notado o espalhamento dos pontos nãodefinindo nenhuma reta, estes dados confundem-se com os dados de rochás granulíticas, principalmente em valores de Rb próximos a100 ppm.

4.5 Distribuição de Mb e Zr

A distribuição destes elementos pode ser notada na fi_gura 9. 0 histograma do Nb para o grupo de rochas gnáissicas graniticas mostra uma concentração de dados em torno de 40 a 60 ppm (me_dia 53 ppm) e para o grupo de rochas granulíticas o histograma mos_tra um espalhamento muito grande desde valores abaixo do limite dedetecção ate valores extremos como 139 ppm (media 52ppm).

No histograma do Zr pode-se notar um espalhamento dosdados tanto para o grupo de rochas granulíticas (média 525 ppm) qjarito para o grupo de rochas gnáissicas graníticas (média 521 ppm). 0mesmo fato ocorre se observarmos o histograma das razões Nb/Zr,nãoha um acumulo de pontos em nenhuma região,

0 gráfico Nb X Zr foi plotado (figura 10) e pode-se notar um alinhamento dos dados de rochas granulíticas cujos pontos djtfinem uma reta de coeficiente de correlação igual a 0,92 que é ace^to a um nível de significances de 0,05.

4.6 Distribuição de Zn, Cu e Mi

Os histogramas relativos a estes elementos acham-se nafigura 11, Analisando a distribuição de Zn, nota-se um espalhamentomuito grande dos dados, sendo que para o grupo de rochas granulíti,cas temos uma media das concentrações igual a 119 ppm e para o gru_po de rochas gnáissicas graníticas temos uma média de 123 ppm.

No histograma relativo ao Cu, nota-se claramente umadiferenciação entre os diferentes tipos de rochas. Para o grupo derochas granulíticas a variação da concentração está entre 25 e 42ppm (média 36 ppm) e para o grupo de rochas gnaissicas graníticas avariação está entre 40 e 52 ppm (média 47 ppm), mostrando uma supejrposição destes dois intervalos.

No histograma do Hi há um caso idêntico ao anterior

Figura B. Gráfico K X Rb (simbologia igual figura 3)

29

88 ML• • oo • 1 \ | D

900000 0 0•0*000*0*0 •

O to «0 <e

P

«>

r~J» UP M

o»ooo oo •

oooooooo o

Finuia 9. Histogramas de fJb, Zr e Zr/Nb (simboloçia igual figura 3)

30

figura 10. Gráfico Mb X Zr (simbologia igual figura 3)

31

z•0 ao

no0 *

HO 60

•

0 •o o• o#»oO0090O

to WD up m

•O

•ooO 9

ao» *> 2 »

oooo ooooooOOOOO • O

L • oo • •• ooo»o o• o oooooooo

S IO JS io » 30 K 10

O OO»•ooooo•ooooo

0 0,1 %fi l£ ip 11

c

i.0

U/NL

o •

Vi H8 UA

Figura 11, Historjramas de Zn, Cu, TJi e Cu/fli (sirnbologia igual f igu

ra 3)

32

mostrando uma diferenciação um tanto menos pronunciada e uma super

posição dos dados um pouco maior. Para o grupo de rochas granulíti_

cas a variação da concentração está dentro do intervalo de ID a 27

ppm (média 19 ppm) e para o grupo de rochas gnáissicas graníticas a

variação está dentro do intervalo de 17 a 37 ppm (media 25 ppm).

Para verificar esta característica dos dois últimos

elementos a M -dados foram calculadas as razões Cu/Ni que estão mos

tradas na figura 11. Este histograma nos mostra uma concentração de

pontos em torno de 1 a 2,5 tanto para o grupo de rochas granulíti

cas quanto para o grupo de rochas gnáissicas graníticas. 0 grafico

Cu X Ni foi plotado (figura 12) e pode-se notar o acúmulo de pontos

entre as isolinhas relativas a razão Cu/Mi «* 1 e Cu/?Ji * 3 mas uma

diferenciação pronunciada em relação as concentrações de Cu onde te

mos "baixas" concentrações para o grupo de rochas çjranulíticas e

"altas" concentrações para o grupo de rochas gnáissicas graníticas.

4.7 Comparações estatísticas

Para analisar os dados obtidos pôr este trabalho e n£

cessário fazer-se uso de ferramentas estatísticas, pois por mais ob

servadores que sejamos a análise estatística dos dados demonstra

realmente os fatores que devem ser evidenciados.

0 nosso objetivo no momento é mostrar se ha ou não al

guma diferença entre os resultados geoquimicos do grupo de rochas

gnáissicas graníticas e do grupo de rochas granulíticas. Neste caso

será utilizado testes estatísticos que demonstrarão se há alguma d£

ferença notável entre as médias dos resultados obtidos e para isto

foi utilizado o teste "t" de Student, para testar a diferença entre' 4

duas médias.

Ma aplicação do teste para mostrar a diferença entre

duas médias e pressuposto que as respectivas variâncias sejam i

guaia estatisticamente e para isto e necessário em primeiro lugar

testar as variâncias das médias através da distribuição "F".

Para aplicação da distribuição "F" no teste das variân

cias basta dividir os respectivos resultados que se quer testar de

tal modo que o resultado seja sempre maior do que a unidade.'

F - ^ 1 onde, S-, e a variância da amostra jL eq.(5)E 2 para o elemento £.

33

Fioura 12. Gráfica Cu X Ni (sjmbologia igual figura

34

Depois de calculada, a distribuição 'IF" e comparada

com tabelas sendo que para a igualdade das variâncias e necessário

que o valor de "F" encontrado (chamado experimental = F"Q ) seja

maior do que os valores de "F" tabelados (F. . ) para um determinado

nível de significância («<) desejado.

Com relação aos valores tabelados da distribuição "F",

eles normalmente dependem do grau de liberdade do numerador e den£

minador, além do nível de significância cujo valor normalmente us£

do em comparações geoquimicas, analíticas, etc., é = 0,05.

Os valores calculados da distribuição "F" estão mostr£

dos na tabela 5 juntamente com os respectivos valores tabelados. P£

de-se notar que para os elementos Th, Sr e Nb e para as razões Th/u,

K/Rb e Rb/Sr as variâncias são consideradas diferentes num nível de

significância de 0,D5. Para os outros elementos a relação das va

riâncias são consideradas estatisticamente iguais.

A partir destes resultados podemos agora testar as me

dias onde temos dois casos a considerar:

IB Caso: As variâncias são estatisticamente iguais. 0 teste "t" é

calculado a partir da equação 6:

t = " , • onde, sq.(6)

s y i / I / "

1 = amostras granuliticas

2 - amostras gnáissicas gramticas

^Ei = m edi a cia amostra i_ para o elemento E

IJ_, = n& de amostras i para o elemento Z

- 1)S2E2 V

eq.(7)

" 2

é a estimativa da variância para o grupo total de amostras para o

elemento £.

Os valores obtidos deste teste "t" são comparados com

os valores de "t" tabelados num nível de significincia de V. = 0,05

e estão apresentados na tabela 5.

2fi Caso: As variâncias são estatisticamente diferentes. 0 teste "t"

é calculado aproximadamente através da equação 8:

— — — — — onde, eq.(8)SE

\f SE2 / NE2 eq.(9)

Os valores de "t" tabelado e aproximados são calcul£

dos pela equação ID:

onde, eq.(lO)w E 1 + w E 2

taf.. = tKtabelado para (N^. - 1) graus de liberdade.

Os valores obtidos para o teste "t" aproximado tanto

experimental quanto tabelado estão mostrados na tabela 5.

Ainda dentro do 22 caso foram propostos mais dois meto

dos aproximados que foram calculados neste trabalho à título de com

paração para se ter uma idéia do valor do cálculo do teste "t" apro

ximado.

Estes métodos utilizam os valores de "t" com "f" graus

de liberdade aproximado, onde:

eq.(ll)

(NQ - 1) (NE2 - 1)

5 J . 2 eq.(l2)

1) (NE2 + 1)

onde os valores sa'o os mesmos definidos anteriormente.

Estes graus de liberdade foram calculados sendo que os

respectivos "t" tabelados foram encontrados e os resultados também

aão mostrados na tabela 5.

0 teste "t" aplicado às várias médias entre as amos

trás granulíticas (l) e gnáissicas graníticas (2) para os diversos

36

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Tabela 5. (A) Dados resumidos da tabela 3 ("7 = média; S = desvio p£

drao; N = ns de amostras)(B) Valores experimentais e tabelados para os testes efje

tuados (~ = aproximado; ( ) - teste negativo, nâo haconcordância dos dados)Legendas conforme texto.

37

elementos,mostrou que para a maioria dos mesmos tddas as médias po

dem ser consideradas iguais e que para apenas três elementos ( Rb,

Cu e Ni ) estas médias são consideradas estatisticamente diferentes

dentro do nível de significância utilizado («t - 0,05).

Apesar dos dados para os elementos Rb, Cu e Ni terem

se mostrado estatisticamente diferentes no nível de significância sa

dotadoj nota-se que para um nível de significância um pouco menor

(oc= 0,02?) os dados para os elementos Rb e Ni podem ser aceitos c£

mo estatisticamente iguais. Neste caso ainda falta os dados do ele

manto Cu, mas podemos notar que as razoes Cu/Mi sao consideradas es

tatisticamente iguais no nível de significância anteriormente adota

do (<X = 0,05).

Isto posto, mais o fato dos elementos Cu e Ni serem

considerados por vários autores como imóveis geoquimicamente fazen~ . Co«»»>pltlaw»>-S8. —

do parte da composição do material original, JHHHBHB podendo-se

concluir que as rochas granuliticas e gnáissicas graniticas são cori

sideradas geoquimicamente iguais em bases estatísticas e que o meta_

morfismo de alto grau não afetou a química das rochas.

CAPÍTULO 5

COMPARAÇÃO. COM OUTRAS ÁREAS

5.1 Introdução

Neste capítulo objetiva-se a comparação dos dados ^dos neste trabalho com os dados de outros granulitos estudados noBrasil e no mundo, alem de uma visualização geral de granulitos queforam empobrecidos ou não fazendo um apanhado das rochas de fáciesanfibolito e granulito estudadas por diversos- autores.

Foi feita uma revisão bibliográfica das rochas granu^íticas estudadas no mundo onde procurou-se enquadrar o tipo e idadeda rocha estudada, localidade da amostragem e se a rocha e consid£rada de alta, media ou baixa pressão. Isto com o objetivo de uma vi.sualização geral para melhor compreender os resultados obtidos ne£te trabalho, (apêndice II)

Para melhor distribuição dos dados foi organizado estecapítulo do mesmo modo que o anterior, discutindo os resultados a_traves de grupos de elemento." que podem ser correlacionados geoqu_imicamente.

5.2 Distribuição de U e Th

Os dados relativos a estes elementos podem ser observa^dos na figura 13. Os dados de U mostram-se espalhados mas a maioriadeles são menores do que os valores encontrados neste trabalho. Osdados de Th também são espalhados mas numa variação bem maior ( até40 ppm). Os resultados de U e Th apresentados neste trabalho sãoconsiderados baixas concentrações se comparados com a média crustalsugerida por Taylor 7® .

A razão Th/U mostra uma variação muito grande com val£res anômalos em torno de 70, sendo que a maioria dos resultados en_contram-se numa faixa maior do que os resultados obtidos nBste tra_balho.

39

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Figura 13. Compilação de dados de U, Th e Th/U (vide apêndice II)(simbolooia igual figura 3)

40

Uma visualização geral da figura 1? mtostra que os da_

dos que mais se aproximam aos resultados deste trabalho são os da_

dos apresentados por Anantha Iyer e Narayanan Kutty 3 analisando

charnockitos na índia. Em terrenos da Austrália '° , Noruega *V2 QCanadá onde são mostrados dados sobre rochas em fácies anfibo

lito e granulito houve empobrecimento e a concentração de U e Th

são menores em rochas de facies granulito.

0 empobrecimento regional de U e apenas um processo

que pode acompanhar o metamorfismo em facies granulito 26 . Foi pri

meiramente observado por Keier e Adams 3 1 na Noruega e atualmente

é um processo reconhecido em muitas partes do mundo (Canada 14 ,Bra_

sil 6 4 , índia 3 ,. Austrália 26,38,75 ^ Noruega 31>32 ). Este pro

cesso e melhor observado por estudos isotopicos do Pb, primeira_

mente evidenciados por Moorbath et ai ^ , que mostraram que gnai£

sss de Letuisian (Escócia) perderam U em 2.900 ma., evento correia

cionado com o metamorfismo facies piroxenio-granulito. Gray e

Oversby reportaram que os granulitos de Mt. Alloysius perderamU

em 1.200 ma. durante um evento apôs a gênese priginal das rochas.

Conclusivamente,' através de isotopos de Pb o empobreci^

mento de U mostra-se um efeito mais metamorfico do que um efeito

pré-metamorfico ^6 . Entretanto, algumas rochas granulíticas não75mostram empobrecimento de U e muitos gnaisses arqueanos mostram

empobrecimento de U tanto em fácies granulito quanto anfibolito 42»

43»™ t mas em geral em rochas de facies granulito o empobrecimento

é mais extremo '^r3 ,

Gnaisses fácies granulito do Complexo Leiuisian são sijo

nificantemente empobrecidos em Th por um fator de 10 quando compara

dos com seus equivalentes em fácies anfibolito" . Entretanto,

gnaisses de Amitsoq, oeste da Groàoandia, possuem baixas concentr£

ções de Th ainda em fácies anfibolito ™ . Por outro lado gnaisses

fácies granulito proterozóicoe da Polônia 6 S e granulitos da A us

trália 26 apresentam abundâncias normais em Th.

Allen 1, sugeriu que a razão Th/U é indicador apropri£

do para o empobrecimento do U, pois Bste é muito mais móvel do que

o Th. Lambert e Heier 57,38 sugeriram dois mecanismos para p emp£

brecimento do U. 0 primeiro envolve a incorporação do U como íon

uranil numa fase fluida que é expelido durante desidratação. 0

segundo envolve a fuga do U de magmas produzidos por fusão parcial

durante processo de mstamorfismo.

Ds valores da razão Th/U obtidos no presente trabalho

variam dentro de um grande intervalo, desde valores menores do que

41

1 a valores maiores do que 10. Esta variação é decida muito mais

a heterogeneidade dos resultados de Th do que de U e isso pode ser

explicado pela solubilidade e oxidação do U. Costal e Capedri^ pej»

quisando rochas de variados graus de metamorfismo concluiram que o

U em rochas de fácies anfibolito está mais concentrado em fraturas

e planos de clivagem de minerais ferromagnesianos, enquanto que ro

chás de fácies granulito o U está concentrado em minerais acesso

rios ricos em U (apatita, zircão, allanita); confirmando a primeira

hipótese de Lambert e Heier 37,38 sobre a solubilidade do U.

A interpretação desta relaçlo geoquimica complexa é

muito difícil, mas os dados apresentados por este trabalho podem

ser interpretados de duas maneiras. Ou a rocha original possuía bai

xas concentrações de U e Th ou o metamorfismo facies anfibolito foi

o responsável pelo empobrecimento destes elementos.

5.3 Distribuição de Rb e Sr

Ds dades relativos a estes elementos podem ser observa

dos na figura 16. Os nossos dados de Rb mostram-se maiores do que

os dados obtidos para outras regiões do mundo. Eles são comparáveis

aos dados de Lambert e Heier ^ para os granulitos baixa pres

são e anfibolitos de Eyre Peninsula. São comparados também com os

dados de rochas granuliticas de fit. Alloysius 26 e c o m o s dados de

vários granulitos de Lewis e Spooner 41,

Os nossos dados, de Sr slo relativamente altos se compa_

rados com os dados para granulitos da Australia, mas se comparam com

os dados de Gray 2 6 para os granulitos de nt. Alloysius. Relativa

mente nossos dados sao aariMBi se comparados aos de outros autores

para a Escócia e semelhantes aos dados de Wells H para o oeste da

Groelândia e média crustal sugerida por Taylor ?0t

Para a razão Pb/Sr um fato interessante ocorre, prati

camente todas as médias estão abaixo da razão dada por este traba

lho, com algumas excessÕes. Estas excessòes sáo os dados de

Sighinolfi et ai é 5 (razão « 2) para os granulitos arqueanos da

Bahia e dados de lambert e Heier ^8 para os granulitos da Austr£

lia. Dados de Gray 26 para os granulitos de Mt. Alloysius e .a média

crustal sugerida por Taylor 70 se comparam aos nossos dados.

As razões Rb/Sr são extremamente baixas em muitos gr£

nulitos de outras regiões em comparação com as razões de seus oqui

valentes em fácies anfibolito. Esta feição é ilustrada pela figuro

1? (9), onde os dados de granulitos do Complexo Letuisian eao plota

dos junto com oe dados de gneisses "cinzas" de fácies anfibolito de

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Figura 15. Relação Rb-Sr entre:(A) (o) Rochas gnaissicas nraníticas deste trabalho.

(») Rochas granulfticas deste trabalho.(*) Rochas granuliticas de Ht. Alloysius ^ .

(•) Rochas çranulíticas da Bahia ^2 #(B) (•) Rochas çranuiíticas de Leuúsian ^ .

(o) Gnaisses "cinzas" fácíes anfibolito 69 .(x) Rochas çranulíticas da Folonía ^ .

44

outra parte do craton do Atlântico Norte. A figura) nos mostra que arazão Rb/Sr em granulitos são na sua maioria abaixo de 0,02 e queem seus equivalentes om fácies anfibolito sao aproximadamente 0,2.Desde que os níveis de concentração de Sr são altos e similares emambas as fácies e há uma diferenciação na razão Rb/Sr, o elementoresponsável por isto é o Rb. Uma explicação simples sobre este fatoG que os granulitos tinham abundâncias em Rb similares aos seus eejjLvalentes em fácies anfibolito mas que devido ao metamorfisrno fáciesgranulito o Rb foi removido durante este evento.

Outros granulitos pre cambrianos tem apresentado ba^

xas razões Rb/Sr como por exemplo Sighinolfi ° , onde suas razões

apresentam uma média de 0,094 (Austrália,Musgrave RangerWilson 75 ;

Noruega, Lofoten: Heier e Thoresen ^2 ; Escócia, Complexo Tiree:

Drury ^ ; Leste da Groettândia, Angmagssalik: Tarney et ai 69 ; f^

dia, Kolar: Anantha Iyer e Narayanan Kutty ' ; Oeste da Groelândia,

Buksefjorden: Wells 71 ).

Entretanto, terrenos granulíticos têm sido descritosna literatura mostrando altas razões Rb/Sr que sao comparadas comrochas da crosta superior (Granulitos da Polôniaj Tarney eWindley ^8 ; Outros granulitos da Europa Central: Smulikotuski eBakun-Czubaroiu 6^ ; Granulitos de Mt. Alloysius: Gray ^6 ; GranuljLtos da Saxônia: Rollinson e Windley ^ ; Granulitos de Tovqussap:Rollinson e Windley " ; Granulitos de Strangu/ays Range: Iyer * eWoodford 76 ).

Nossos dados estão plotados conjuntamente com os dadosde Gray 26 e Sighinolfi 62 (figura 15 (A)). Os granulitos de Mt.Alloysius sao considerados como não tendo empobrecimento de Rb durante o metamorfismo de fácies granulito e portanto suas razoesRb/Sr são comparadas às razões de rochas da crosta superior. 3a p£ra os granulitos da Bahia (Complexo Itabuna, Sighinolfi 62 ) há e£pobrecimento de Rb devido ao metamorfismo que estas rochas sofreram.Cs granulitos e gnaisses graníticos do maciço de Guaxupé apresentamaltas razões Rb/Sr e estatisticamente as médias Rb/Sr foram consid£radas iguais em ambas as fácies. Os resultados estatísticos são co£firmados através da figura 15 (A) onde nossos dados se confundemcom os de Gray 26 . Portanto as rochas granulíticae do maciço deGuaxupé apresentam razões Rb/Sr consideradas iguais às rochas de níveis superiores da crosta não havendo empobrecimento.

5.4 Distribuição de K/Rb

Os dados relativos a esta razão podem ser observados

na fugura 16 juntamente com os dados sobre as concentrações dos ele

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Figura 16. Compilação de dados de Fe t o t , K2O e K/Rb (vide apêndiceI I ) (simbologia igual figura 3)

46

mentos majoritários (í'2" e ^etot c o m o F^O^). Os dfedos das razoes

K/Eb mostram-se muito heterogêneos tendo valores que vao desde 200

até maiores do que 12C0, nada se comparando aos dados deste trab£

lho. Esta relação só é bem compreendida através da comparação entre

rochas de facies anfibolito e granulito.

Desde ha muito tempo vários autores tem dado atenção

sobre o comportamento do K e Rb em suites de rochas igneas e meta_

morficas. Tornou-se então claro, particularmente apôs o trabalho de

Sham " , que a razão K/Rb é muito mais complexa do que se pensava

anteriormente. Este pesquisador mostrou que K e Rb são fracionados

da crosta superior e que a razão K/Rb decresce com o aumento da con

centração de K. Para rochas ígneas ele definiu um "Main Trend" no

qual a razão K/Rb varia de 433 a 195.

Muitos fcaarinAfaMBtem se dedicado para as baixas concert

trações de Rb e altas razoes K/Rb em rochas de facies granulito,com

a implicação de que a crosta inferior é deficiente um Rb relativo a

crosta superior (Bahia: Sighinolfi ; Austrália: Lambert e

Heier ; Noruega: Heier e Thnresen ^ f Field e Clough *6 ,Clough

e Field , Cooper e Field ; Escócia: Tarney et ai °" , Drury ,

Sheraton 5 8 ; GroeVfandia: Tarrey et ai 6 9 , Wells 7 1 ;fndia:Anantha

Iyer e Narayanan Kutty e Lewis e Spooner em varias localida_

des). Tais empobrecimentos são freqüentemente considerados como ser»

do restritos a granulitos de média e alta pressão -50»-58 e que devi

do a alta razão K/Rb, que é correlacionada com a baixa concentração

de K e especialmente com baixas concentrações de Rb, e razoável as_

sumir que o mecanismo responsável e a perda preferencial do Rb (mai

or ion) relativo a K. Este mecanismo está se desenvolvendo ou a) du_

rante anatexis onde os granulitos representam um resíduo 24 o u 5)

durante expulsão de fluidos hídricos quando se desenvolveu uma ass£

ciação mineralógica anidra de alta pressão ^0,38 o u cj devido a e£

tensivo lixiviamento por fluidos metassomáticos em facies granulito

ou próximos a ele H»16,59,69 #

Entretanto, recentemente Tarney e Windley ^ 8 mostra_

ram que o empobrecimento não é característica de rochas granulíti

cas e que a alta razão K/Rb nem sempre e causada simplesmente por

metamorfismo facies granulito. Mais recentemente, Rollinson e

V/indley 5' mostraram evidências adicionais de granulitos de alta

pressão que nao sao empobrecidos. Granulitos de Granulitgebirge, Sa_

xônia apresentam razões K/Rb entre 117-176 que são mais baixas que

o "Main Trend" de Shaw ^7 . Granulitos de Tovqussap, oeste da Groen.

lândia apresenta razões entre 200-550.

Gray 2 6, demonstrou que os granulitos de Mt. Alloysius

não são empobrecidos em Rb e nem em K, mas são empbbrecidos fortesmente em U. Field e Clough * apresentam um diagrama K/Rb em meta^basitos da Noruega tanto em fácies anfibolito quanto em granulito,indicando que altas razões nao sao devidas simplesmente ao processode metamorfismo.

Cordani e Iyer ' discutem os dados apresentados porSighinolfi et ai " e concluem que os granulitos arqueanos de 3equie possuem razoes K/Rb "normais", juntamente com as rochas granulíticas de Utralamana Block , Australia, mostrando que estas rochás não foram empobrecidas.

Para uma caracterização geral de granulitos empobrecj^dos e não empobrecidos, apresentamos na figura 17 os diagramas K/Rbencoritiíi os na literatura, onde podemos notar uma tendência constar^te do auí"2nto da razão K/Rb com o decréscimo da concentração de K.

As rochas granulíticas do maciço de Guaxupe são cons^deradas de media a. alta pressão e são comparadas em termos da razãoK/Rb com os granulitos de Ht. Alloysius 2^ . As rochas estudadas nes_te trabalho nao foram empobrecidas em Rb e nem em K como confirmadopelos dados estatísticos e a relação K/Rb pode ser comparada com r£chás da crosta superior.

5.5 Distribuição de Nb e Zr

Os dados relativos a estes elementos podem ser observados na figura 18. Para o elemento Nb nossos valores são altíssimosquando comparados com os resultados obtidos por outros autores, 0maior resultado encontrado na literatura para este elemento e a me_dia crustal sugerida por Taylor " 0 (Nb = 20 ppm), que no entanto é2,5 (duas vezes e meio) menor do que o valor dado pars os granulitosdeste trabalho. Para o demunto Zr a situação não se modifica muito.Apenas um valor é maior do que 500 ppm (rochas fácies anfibolito deCape naturaliste, Lambert e Heier 38 ). Valores entre 400 e 500ppm são dados para os granulitos de Dequié 6^ e alguns tipos de nochás granulíticas de Utralamaria Block * .

Resumindo, nossos dados de Nb e Zr são as maiores £centrações destes elementos atribuídas a granulitos até o momento,sendo que para o Nb este fato e mais evidonciado.

Entretanto estes elementos são normalmente analisados

quando se faz um estudo geoquímico. A literatura disponível demons

tra que normalmente a concentração de Zr não sofre alteração com o

efeito do metamorfismo progressivo. Devido ao metamorfismo fácies

granulito ha casos onde este elemento é levemente enriquecido

Figura 17, Relação K-Rb entre granulitoa nao empobrecidos (A,B,Cj e

empobrecidos (DtE,F) (simbologia igual figura 3).

A- Dados desie trabalho»

B- Dados de granulitos de Mt. AlloyeiuaC- Dados de granulitos da Polônia ,D- Dados de metabasitos da Noruega .E- Dados de granulitos da Bahia 62

#* 69F- Dados de granulitos da Escócia ,

26

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s.

B-

5-

*

8-

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6 .

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11

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'!:• e. ? r (• " r i l ' i ' . f I ! )

50

empobrecido ^»^ , cu mesmo apresentando abundancias normais*»'2t?l.

Como o Zr em rochas sialicas e restrito ao mineral zi£

cao, o empobrecimento deste elemento em rochas de composição desde

tonalítica a granítica, implica que este mineral foi removido de li

quidos por fracionamento .

3a para o caso do Nb a literatura é muito restrita,

apenas ha uma informação de Drury que mostra o empobrecimento

do Mb fazendo uma comparação de seus dados com a media sugerida por

Taylor . Ma realidade a media crustal de Taylor e a maior concaii

tração deste elemento encontrada na literatura.

5.6 Distribuição de Zn, Cu e Ni

Os dados relativos a estes elementos podem ser obser_

vados na figura 19. Para o elemento Zn, nossos dados mostram-se no£

mais se comparados com os granulitos proterozoicos da Australia ' .

Para o elemento Cu, os dados são escassos mas ha uma comparação a_

preciável com os dados de granulitos do Brasil ",62 ^ além de otj

trás areas como Australia ?5 f r.'oruega 8 e Escócia H . Fará o Ni

nossos dados também podem ser considerados normais, tendo uma me

lhor comparação com os çranulitos arqueanos da Groélandia, tantD oas

te 71 quanto leste 6^ .

Na literatura nada se comenta sobre estes elementos.,

apesar deles nao serem litofilos, suas concentrações determinadas

em ambas as fácies (granulito e anfibolito) podem nos elucidar s£

bre a mineralogia da rocha original.

Wilson '5 publicou dados sobre uma interessante região

dentro de riusgrave Range, onde ha passagem gradativa de rochas de

alto para bai;;o grau -de metamorfismo,- cortadas por uma "intrusão

chcjrnocl-.itica". Seus dados mostram un enriquecimento de Cu (COf) e

UP empobrecimento de V.i

Os dados d& l.'ilson são os únicos que mostran certa m£

bilitíade destes elementos, visto que outros autores os consideram

inoveis neoquimicanente ^#6,11,35,53,62,65,69,71,75,7^,

Estas feições encontradas na literatura sao totalncnte

nf.ostas aos resultados obtidos por este trabalho. Car.o foi obscrva_

do nc capitulo a^.tprior os elementos acina citades apresentam né ,

dias estatisti ramente dif cr^nt'r ftrr vochsz I'L fariec snfi b'.l: :.o

e pranulito. Parc-cr- a pririeira vista qw c- -jn r?;'.'. ir:ec'itc nes e?tu_

dos oecquirlccr cia cresto inferior.

51

Firura 19. Conpilacao de dados de "ü, 2n e C'J (ui-Jc apên^ícE' II)

CAPITULO 6

DISCUSSÕES C CONCLUSÕES

Um dos mais controvertidos problemas em petrologia rj3

fere-se ao alto grau de metamorfisrno regional atuante nos materiais

que provoca um fracionamento químico e conseqüente zoneamento da

cresta. Esta frase foi escrita primeiramente por Heier e Adams em

1965 e vem sendo aventada ao longo dos anos por vários autores como

conseqüência de suas publicações tentando montar um modelo que me_

lhor explicasse seus dados.

Acreditava-se anteriormente que o empobrecimento dos

elementos litófilos era uma condição para p metamorfismo facies nr£

nulito. l/arios modelos foram montados a este -respeito e cheoanam a

tal ponto que para explicar o nao empobrecimento dp certos orãnulji.

tos elaboraram um mecanismo no qual apôs empobrecimento original as

rochas foram recarregadas com os mesmos elementos prspobrecidos per

processos de metassomatismo.

Atualmente novos modelos foram elaborados, nnolobac.do

os anteriores e aceitam çranulitos não empobrecidos impondo, entr£

tanto, certas condições para que haja empobrecimento, condições e£

tas que se nao fore.n satisfeitas originarão granulitos com compos_i_

sao "normal", como da crosta superior.

Türney e '..'intíley -° eur-arizaram os processos de emp_o

trecinente en rochas <-'p facies çranulitc, acrescentando ao trabalho

dn Tarney -7 un quinto processo; "A renoçãc dos elementos ó

los P atraves df una face fluida ric^ t-m CC'2".

Interessante neca-iie^c foi prepesto primeiramente por

Allen . Estudando çrsnulitcs de Utraiamana âlock, estt? outor o£

servou razões "normais" de K/Rb que só seriam explicatíac por um sub

sequente netassomatísmo apôs processo de enjobrecirientc err. facies

oranulito. Terroso et ai ?' <? '.ardi &. Hartrarn 45 f prejuscran ri?

canismo semelhante ao de Allen em suas rochas çranuliticas do escjj

do Sulrioçrandense.

Recentemente, Sighinolfi et ai observaram a mesma

anomalia em granulitos arqueanos de Dequie, Bahia, que explicaram

através de subsequente recarregamento de elementos litófilos apôs

metamorfismo fácies granulito. É interessante notar que Sighinolfi

et a i " observaram "não empobrecimento de certos elementos ( p.e.

Cs e U)", so que em suas tabelas de dados apresentam o seguinte fa_

to: aproximadamente 80^ dos resultados de U e Cs são iguais ou aba^

do limite de detecção determinado para o método proposto por aque.

les autores (tabela 6). Alem do mais ometodo analítico utilizado

Tabela 6. Resumo dos dados de U e Cs (Sighinolfi et ai 6 5 ).

em

\ ^

uranco

abaixo do limit.detect.

igual

1,5

2,0

3,0

4,0

5,0

X

X

X

X

X

so limit.detect.

limit.detect.

limit.detect.

limit.detect.

limit.detect.

limit.detect.

He

Am.

19

7

4

-

3

2

2

1

U

Ç de

dados

50

18

10

-

7

5

5

2

,0

,4

,5

.9

,3

,3

,6

•£ acu

lada

50,0

68,4

78,9

-

86,8

92,1

97,4

100,0

Am.

20

8

4

1

-

4

-

1

Cs

< de

dados

52,

21,

18,

2,

-

10,

-

- ,

6

1

6 .

5

6

"*• acu

lada

52

73

. .84

86

-

97

-

99

,6

,7

,2

»B

,3

,9

para a dcterninação destes elenentos (FTX) apresenta reconhecicíaper^

te baixa sensibilidade para o U e Ce (pesquisas realizadas pc

Lab. rnx-iFE:::).

r c l l inson e Wirtdley n.ostraran cue r enpobtecincnto

b função da:

a) ccnposiçao cJti rocha hospedeira.

b) conposiçao da face f lu id3, crincipal-iGníç " ' ' . , r O n halcinênooc.

54

c) quantidade da fase fluida relativa a rocha hospedeira.

d) temperatura e pressão.

Estes autores mostraram que nem todos os granulitos sao empobreci

dos e que o processo de empobrecimento e seletivo, removendo alguns

elementos litofilos e deixando outros.

0 modelo de Rollinsme Windley parece o mais coerente

e aceitável em vista dos dados obtidos por este trabalho, nao de_s

cartando, entretanto os modelos anteriores. Estes autores observ£

ram que granulitos não empobrecidos possuem razoes "normais" de

K/Rb. Alguns destes granulitos são mostrados abaixo.

1 - Granulitos de Strançways Range, Austrália Central. 5 » 7 6

2 - Granulitos de fit. Alloysius, Austrália Central.2Í

3 - Granulitos de Utralatnana Block, Austrália Central.

4 - Granulitos de Fraser Range, Sudoeste da Austrália.?5

5 - Granulitos da Europa Central.68

n - GranulitoG da Polônia.66

7 - Granulitos do escudo Sulrioçrandence, RS, 3rasil. '»**

8 - Granulitos do complexo Dequié, BA, Brasil."

9 - Granulitos de Granulitoebirge, Saxônia.58

andia.5B

11 - Granulitos do maciço de Guaxupé, MG, Brasil, (neste trabalho)

0 objetivo deste trabalho foi o de verificar a ^

dade oeoquimica de certos elementos litofilos, tais como: U, Th,Rb,

K, etc., em função do grau de metamorfismo ascendente em rochas do

maciço de Guaxupe, sul de ninas Gerais. As rochas escolhidas para

este; objetivo foram as pertencentes ao complexo de Silvianopolis ,

que apresentam rochas desde facies anfibolito ate oranulito.

f'S dados químicos apresentados feran estatisticamente

analisados através do teste "t" de Student, para verificar a dife

rença entre as neriias, tanto en facies anfibolite quanto çranulito.

Cs resultados estatísticos mostraram quo não há diferença entre as

nedias apresentadas paia os elementos analisados. Entretanto a ana_

lise estatística mostrou que ha diferença entre os resultados de Cu

e \'.\ e que nao ha diferença entre os resultados ria razão Cu/'.'i. E£

te fato surpreendente c inrdito ncs cctudcc ^ecruinic&E dE rochas

nroriuliti ror, fc;r> varies autoras considerar cetes elcrpntoc ino

veis geoquimicamente e representam a composição da rocha original.

Cs dados de concentração de U e Th apresentados neste

trabalho sao considerados baixos para rochas de facies anfibolito.

Este fato nos conduz a concluir que não houve empobrecimento destes

elementos em relação à fácies granulito. Portanto ha duas hipóteses

sobre a Mobilidade destes elenritos: ou a rocha original possuia bai_

xas concentrações de U e Th ou houve empobrecimento destes ei eme ri

tos em fácies anfibolito.

Gs dados de concentração de Rb e K apresentados neste

trabalho sao considerados altos em relação a rochas granuliticas de

outras regiões. A grande mobilidade destes elementos em rochas de

alto grau de metamorfismo e bastante evidenciada por diversos

res e surpreendentemente nas rochas çranulíticas do maciço de

pe esta feição não e observada.

A aparente mobilidade dD Cu e Mi e um caso aparte.Acre

ditamos, entretanto que esta feição seja devida a mineralogia pre

sente, visto que a relação Cu/Mi apresenta nedias iguais estatisti_

canente em ambas as fácies de metamorfismo.

Gs granulitos do complexo de Silvianopolis foram form£/ — *

dos em níveis profundos da crosta, nao se tratando de resíduos de

migmatizaçao em condições sacas *•& , havendo um afluxo de fluidos

ricos em COj, ^ 0 na direção de níveis-mais rasos da cr-osta. Este

fluido foi gerado talvez por desnaseificaçSo do manto, que por sua

vez nao teve quantidade suficiente, cm relação a rorha hospedeira,

nem as condições de temperatura e pressão para que houvesse empobrp

cimonto de GlnmDntos litófilos.

Este mecanismo, portanto porie explicar porque nao hou

ve • ^ • • • • M de elementos litofilos em direção aos níveis mais

rasos da crocta.

APtrjDICE I

FEITRCGRAFIA

1 Gnaisses Craniticos

Os gnaisses graníticos mostram uma variação mineralogy

ca intensa, sendo que os tipos principais foram classificados come

gnaisses tonaliticos, granodioriticos e graníticos, biotita e horn

blenda gnaisses, São caracterizados geralmente, por sua textura gra

noblastica com orientação dos minerais maficos apresentando as ve

zes tnegacristais ou agrupamentos de feldspatos alcalinos.

Além dos biotitas gnaisses com biotita primaria, occ£

re também biotitas tardias que substituem incipientemente as horn

blendas nos gnaisses tonaliticos. Plagioclásio de composição oligo

clasica e mais comum na maioria das rochas. -^

? Hranulitos

Tanto os granulítos maficos quanto os felsiros mostram

estruturas gnaissicas com bandeamento (as vezes), dobras fechadas e

evidencias de varias fases de dobramentos. Suas texturas são oera_l

mente çranoblastica poligonal e com aumento de quartzo e feldspato

são as vezes estirados e cisalhados com quartzo estirados típicos

de rochas quartzo-feldspáticas na fácies granulito.

A orientação gnaissica é dada pelos minerais maficos,

biotita e um mineral tardio substituindo hornblende ou piroxênio

quando esta presente, Paras vezes ocorre graracías e e evidente um

produto de reações entre minerais principais, C plagiclasio varia

de ronposi^oo desde fin-»o ete ^n,0 dependendo da rocha; feldspato ai

calíno e quase sempre pertits o-j rero

Gao apresentados na tabela 7 um resumo das analises nú

neralogicas r-ealizadas nas anostras rio presente trabalhe.

01cr(D

O ) ,

U)10

ntu

NO OA AriOSTrtA

A-80

B-97

D-Í71

C-59

O59b

DOC - C-1M

0-39

0-78 - E-77

C *0* - G-123

H-10 - H-18

•C-l/4 - l/4(B«) -

J/15 - 7/14 (c/gra

nade) - 13/15

AC-6/14 . é/17 «

«C-7/16

1C>1/4(11) - 1/4 A

- 1/30 - AC-°/li

' G N A I 5 S C 5 G fl

CLA55iricAi;!Ií" PCTRnijnírjcA

Gnaliso granítlço

t

Gnaltaa jranodlorftico

Cnalaaa granitiro

Cnalaac tonal[lleo

Anfobollto

Hornblanda gnaiaaa tcnalftico

Grtnipae granodloritico

Gnalaaa granodioritlco

Granada-hornblenL'ik gnaiaae tonalltlco

Biotita gnalsaa leueogranftico

G R A N U L

Granulltos quartzo-raldapáticoa

(vndarbitoa)

Granulltsa quartzo-feldapáticoa

(chorncckltos)

Granulltoa maTicoa. (Plroxênio ou horn

bland* piroxânio granulltoa)

« fl f T I C 0 S

MlriCRALOGlA C ODSCUVAÇBCS

Intanssmonto daformadc a cataclaaaHo, com profiroblavto»

da mlcroellnai nooformacao da biotita e substituição C»

hornblanda por biotit* a apidoto.

Acnaaórloa; biotita, apidoto a allanlta.

Granobláatlco eon duaa gnraçõo» da nicrocl.lno,

* aubordlnadamentn biotita.

Paleoaaoma nomigmatito.

+ granada • biotita tardia * micro^lina neoformnda.

Blotita •• granada * horblmds.

Cataclaaado.

• biotita tardia.

Pouco» «aTicos. •

I T D S

Hlparatênlo, dlopaídio, hornblanda (vsrda oliva), plagija

cláalo (aa vazoa antipsrtita), quartzo, raldspato alcali^

no (partita) subordinado.

Acsoaórioa: biotita (toi-dlo), apatlta, zireão, a opacos.

A neana, maa com predominância úe partita sobia plogijo

cláaio.

Hornblanda (vardo oliva), hlparatânio, dlopaídio ( clino

piroxênio wordu pálido ), plagloclaaio.

Ac|aaórioa: biotita (tardia), quartzo, apatlta a opacaa.

APÊNDICE II

ímiTabela 0. Compilação dor, Hador> oonlnyiros da literatura dos dados ggoquímicos das figuras 13 a 19

LOCALIDADE PAÍS TIPO DE ROCHA IDADE PRESSÃO RLT

Comploxo ItabunaComplexo Itaberaba

Complexo Hequio

fncuso Sulriograndc'nnn

Praser Range

"."i|in natural intoii ii

fiur-gravo Rangr•> ti

"yrc Peninsula

''•-'lio üa rpgtoo S'.'

M . Alloysiur»I I

n

I t

\*

11 f* r n 1 .Tiritinn R1 tif I*

I' 1»

II (1

BRASIL DABRASIL DA

BRASIL PA

BRASIL RS

AUSTRÁLIAI I

I I

n

I I

n

n

it

AUSTRÁLIAn

ir

>i

n

AI1STRÁI TflriuJ I n n L 1 *•

II

n

Granulitos (bas - in te r )Granulitos

Qfanulitos

Gnaisses granul i t icos

Compos, ac-bas (gran)11 (anP.)

(gran)

(anF.)

(gran)

(anf.)

(gran)

Sillimílnita granulito

Granada granulito A

Granulitos bandados

Grar.ada granulito 0

Granulito maciçoTniHn m" rnrlun

Ouartzo-f elils patinasPolíticas

P (2000)

A (3000)

A (3100)

P (2000)

P

P

P

P

P

P

P

P (1200)

P "

P "

P "

P "

P "

PP

media-alta-

al ta

media

media-alta

baixaII

média-altaI I

baixai»

media

"o

11

ir

ir

mediaIIn

62

64

65

23

3G

30

3Q

3B

3Q

30

3fl

3fl

26

26

26

26

26

26

1

11 V/l

Tabnla 0. continuação

Utralamana DlookII II

>i it

fi'iirjravw Rnntje

Fr>»sor Rongr

'Sitr>')ngv»oyn Ranrto '

Strnngiuays RancjoII II

51 rangu/ays Rang*1

II II

PI • \ r 1111 o 'i D r I1 n TLWUL'IQ s'ntl(Ul

H »

If If

n Trnlil o ^ o r* fr f v

II II

II II

P.imbl o Sector

Lofnten-VosteralenII n

Langoy B Hinoy•• I I

II n

II II

AUSTRALIAti

I I

AUSTRÁLIAI I

ti

AUSTRÁLIA

AUSTRALIAn

NORUEGA (S)n

I I

NORUEGA (5 )n

I I

it

NORUEGA (S)

NORUEGA (N)I I

NORUEGA (N)n

I I

I I

Ma f i c a s

Calcossilicatadas

Magnfisianas-manrjaní feras

Granulitos

n

Granulitos máficos

" ' félsicos

Granulitos máficos11 félsicos

Metabasitos (anf,)

(gran)

Hetabaaitos (anf,)

(gran)11 (Tromjíy)

Charnockitos gnaisses

Gnaisses (anf)

Granulitos bandados

Gnaisses (anf)II II

(gran)II II

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

or

P

Pnr

p

ppp

p

p

p

p

p

p

(1380)

(I47tl)

(1330)

(1,2-0,9)ii

ii

(1,2-0,9)ii

ii

i i

(1,2-0,9)

(1B00)ir

(1000)I I

II

I I

médiaii

ii

-

-

-

-

-

t ^ H I U A _ _ PM 0fe *"J í Ck

uíiixa-mBnieii

i i

baixa—mediaii

i i

i i

baixa-médiamsdia-alta

ir

alta

baixa

alta

baixa

1

1

1

75

75

75

76

76

3535

| £

16

16

6

66

6

B

32

32

31

31

31

31•o

Tabela O» continuação

C. Loxfordian (Rhiconich)" (Harris P Lewi*)

Lovorburg bnlt (Harris)

C. LaxFordian (Harris)

Harris

Nnos

Complexo Tirouii D

n i»

ESCÓCIA»i

n

n

n

II

ESCÓCIAII

II

Complexoir

II

ComplexoII

n

Srouri^nn

ir

ScourianII

II

ESCÓCIAII

II

ESCÓCIAII

n

Complexo Lewisian

11

ti

ti

ESCÓCIA

UGROCÜlNDIA

Gnaisse

" não mig.

" metassedimentar

" metos.migmat.

Piroxenio granulito

Hornblenda gnaisse

Biot.Horn. gnaisse (anf)

Piroxênio granulito

AnTibolito

Pirobolito

GranofelSBs

Gnaisees'Felsicos

" •' máficos11 ultramaf icos

Trt»ndjunito (anf,)

(gran)

Tonalito (gran)

Gnaisses (acid-inter)

Anfibolito

Granulito

" c/ras.anid,

Granito (leve/ inFlue)

AA

AAAAAAAAA

AAAAAAA

AAAA

(2,9-2,6)ii

it

ir

li

(2,9-2,6)ii

ii

(2800)ii

ii

(2600)

—am

-

-

-

-

media-altair

ii

ii

ir

media-altan

it

-

-

-

-

630° e 7,3 kbar

800° e 10,5 kbar-

69

69

69

69

69

69

11111111

11

49

49

49

54

54

54

58

71717171

tabela O. continuação

("ngmagssaliktt

GROQLANDIA

KPLAR(O.Golconda)

" (E. - )" (n.Nandiburg)l850

" (•• " )4G00

Distrito Noth Arcot«i

n

it

Voile Strona (Alpes)ii

Valle Strona (Alpes)

Cor:

Hornti

it

IT

It

udo Canadense

Huebocit

tt

ÍNDIAII

ti

it

it

II

II

it

ITÁLIAit

ITÁLIAII

CANADÁ

CANADÁit

it

Gnaisses charnoc.

GnaissQS "cinzas"

Gnaisses metassed.

Gnaisses granada

Anfibolitosti

nit

Hipers.Biot. charnock

Hipers.Biot.Horn. "

Hipers.Diop.Horn. "

Piroxênio granulito

Sillimanita gnaissesn "

Sillimanita gnaissesII 11

AnFibolitos

Granulitos

(A)(G)

(A)(G)

AA

AA

AA

AAA

A

AA

•

-

•"

AnAA

----

—

-------

media-altati

mpdia-altaII

n

6969

69

69

3

3

3

3

3

3

3

3

10

10

63

63

63

56

14

14

Tobela 0. continuação .'

várias localidades - Grânulitos - - 41

crustol - - • . _ 70

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