ASPECTOS MINERALÓGICOS DOS DIAMANTES DE … · Os depósitos de diamantes conhecidos na região de...

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  • IV SIMPSIO DE MINERAIS INDUSTRIAIS DO NORDESTE

    10 a 13 abril de 2016, Joo Pessoa - PB

    ASPECTOS MINERALGICOS DOS DIAMANTES DE ANDARA,

    CHAPADA DIAMANTINA BA

    Luisa D. V. de Carvalho1 , 2, Jurgen Schnellrath1, Slvia R. de Medeiros2, Fabrcio F. Vieira3

    1 Laboratrio de Pesquisas Gemolgicas (LAPEGE) / Centro de Tecnologia Mineral CETEM/MCTI

    Av. Pedro Calmon, 900, Cid. Universitria, 21941-908. Rio de Janeiro - RJ (Brasil);

    2 Programa de Ps-Graduao em Geologia, Departamento de Geologia, IGEO/CCMN-UFRJ, Ilha do Fundo,

    21949-900. Rio de Janeiro RJ (Brasil)

    3 Programa de Ps-Graduao em Explorao Petrolfera e Mineral UFCG Av. Aprgio Veloso 882, Bloco

    BY, Cidade Universitria, 58109-970. Campina Grande - PB (Brasil);

    [email protected]

    RESUMO

    A Chapada Diamantina, na Bahia, apresenta grande importncia histrica por suas ocorrncias de

    diamantes. Descobertos no sculo XIX, os diamantes da regio nunca foram estudados de forma

    sistemtica, e ainda paira a dvida sobre sua origem primria. O presente trabalho teve por objetivo

    investigar 86 diamantes provenientes do garimpo Santa Rita, no rio Paraguau, municpio de

    Andara BA, e faz parte de um esforo maior, no qual se pretende estudar sistematicamente todos

    os diamantes obtidos durante o Projeto Diamante Brasil da CPRM. A ocorrncia de diamantes nos

    aluvies e coluvies da regio est relacionada eroso e posterior retrabalhamento dos

    conglomerados diamantferos da Formao Tombador. As amostras foram analisadas segundo suas

    caractersticas morfolgicas, pticas e superficiais, utilizando-se de tcnicas espectroscpicas e de

    microscopia ptica e eletrnica. Os resultados iro auxiliar em estudos de provenincia dos

    diamantes por rea produtora, alm, claro, de acrescentar dados para uma melhor interpretao

    das condies do ambiente de crescimento e residncia dos diamantes. Os cristais analisados

    possuem em geral hbitos bem definidos, predominando dodecaedrides altamente reabsorvidos,

    com alta frequncia de figuras de corroso superficiais. notvel a presena de cristais octadricos

    e geminados, e predominam coloraes de tons levemente amarelados e amarronzados. Quando

    excitados por luz ultravioleta de ondas curtas, fluorescem caracteristicamente em tons de amarelo.

    Atravs das anlises espectroscpicas foi possvel verificar que os diamantes so

    predominantemente do tipo IaAB, sendo o segundo tipo mais representativo o IaA. A

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    espectroscopia ptica detectou a presena de dois defeitos, o N3 e o 3H. Este ltimo evidenciou que

    estes diamantes sofreram irradiao, que provavelmente ocorreu devido ao contato com minerais

    radioativos da Formao Tombador, resultando tambm em spots verdes e marrons na superfcie

    da maioria dos cristais.

    PALAVRAS-CHAVE: mineralogia, diamante, Chapada Diamantina.

    ABSTRACT

    The Chapada Diamantina, in the state of Bahia, Brazil, has great historical significance for its

    diamond occurrences. First found in the nineteenth century, diamonds in this region have never

    been studied systematically and the question regarding their primary origin is still left open. This

    study aimed to investigate 86 diamonds from the Santa Rita diggings in the Paraguau river, in the

    municipality of Andara BA, and is part of a larger effort, which aims to systematically study all

    diamonds collected during the Diamond Brazil Project from the Brazilian Geological Survey (CPRM).

    The occurrence of diamonds in alluviums and colluviums in the region is related to erosion and

    subsequent reworking of diamondiferous conglomerates from the Tombador formation. The

    samples were analyzed according to their morphological, optical and surface characteristics, using

    spectroscopic techniques and optical and electron microscopy. The results will assist in provenance

    studies of diamonds, and, of course, add data to a better interpretation of environmental conditions

    for growth and residence of diamonds. The analyzed crystals generally have well defined

    habits, predominantly highly resorbed dodecahedroids, with a high frequency of surface etch

    figures. The presence of octahedral and twinned crystals is remarkable, and the predominant

    colorations are slightly yellowish and brownish tints. When excited by shortwave ultraviolet light,

    they characteristically fluoresce in yellow tones. Through spectroscopic analysis we found out that

    diamonds are predominantly IaAB type, IaA being the second most representative type. The optical

    spectroscopy detected the presence of two defects, N3 and 3H. The latter defect showed that these

    diamonds have undergone irradiation, probably due to contact with radioactive minerals from the

    Tombador Formation, that also imprinted green and brown spots on the surface of most crystals.

    KEYWORDS: mineralogy, diamond, Chapada Diamantina.

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    1. INTRODUO

    O diamante um polimorfo de carbono que se cristaliza na simetria cbica sob condies de

    alta presso e temperatura. Suas condies especiais de formao lhe conferem propriedades

    nicas, como altas dureza, condutividade trmica e ndice de refrao. Popularmente conhecido por

    seu uso como gema, cerca de 80% dos diamantes naturais so utilizados na indstria. O mineral

    ocupa uma posio sem competio entre os abrasivos (Barbosa, 1991).

    Conhecido desde os tempos bblicos, a ndia foi certamente o primeiro pas a produzir

    diamantes antes do Brasil. A descoberta em nosso territrio ocorreu na regio de Diamantina MG

    e foi oficialmente comunicada Coroa Portuguesa em 22 de julho de 1729 (Barbosa, 1991).

    Somente em 1841, s margens do rio Mucug, no contexto geolgico da Chapada Diamantina,

    o diamante foi encontrado no estado da Bahia, quando os cientistas alemes, Spix e Martius, vindos

    de Minas Gerais, faziam a travessia do serto baiano pela Serra do Sincor (Leonardos, 1937).

    Na Bahia, a produo mais significativa de diamantes ocorreu nas dcadas seguintes ao seu

    descobrimento, destacando-se a produo de carbonados, e decaindo paulatinamente aps a virada

    do sculo (Barbosa, 1991). Em torno das atividades garimpeiras muitas cidades se desenvolveram,

    como Rio de Contas, Morro do Chapu, Andara, Iguatu e Lenis, definindo assim a regio que

    passou a ser chamada de Chapada Diamantina. Cidades como Andara, Iguatu, Lenis e Mucug,

    que se inserem parcialmente dentro dos limites do Parque Nacional da Chapada Diamantina,

    tiveram sempre a maior repercusso econmica na produo de diamantes, onde a explorao se

    d principalmente nos aluvies dos rios Paraguau, Santo Antnio e So Jos (Sampaio, 1994).

    1.1 Contexto Geolgico

    A Chapada Diamantina, localizada na parte central da Bahia, est inserida no contexto

    geolgico do crton So Francisco, que consiste em um embasamento arqueano-paleoproterozico

    e coberturas paleo-mesoproterozicas e neoproterozicas dos Supergrupos Espinhao e So

    Francisco, respectivamente (Barbosa et al., 2012a).

    As rochas do embasamento so formadas quase exclusivamente por litologias metamrficas

    de alto a mdio graus do Bloco Gavio e granitides associados a eventos metamrfico-migmatticos

    (Barbosa et al., 2012a). As rochas de cobertura se iniciam com uma sucesso de rochas

    metassedimentares e metavulcnicas continentais e marinhas do Supergrupo Espinhao, sobre as

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    quais esto assentadas, em discordncia erosiva de carter regional, as rochas carbonticas e

    siliciclsticas do Supergrupo So Francisco (Guimares et al., 2012).

    As ocorrncias de diamantes mais importantes da Chapada Diamantina esto relacionadas

    Formao Tombador, pertencente ao Grupo Chapada Diamantina, do Supergrupo Espinhao. Esta

    formao compreende trs associaes de litofcies siliciclsticas, sendo a inferior e a intermediria

    compostas por metarenitos e metaconglomerados, estes ltimos portadores de diamante detrtico

    (Barbosa et al., 2012b). Os depsitos de diamantes conhecidos na regio de Andara so eluvio-

    coluvionares e aluvionares de idade quaternria e considerados como produto da desintegrao e

    reconcentrao de conglomerados e microconglomerados da Formao Tombador (Bonfim e

    Pedreira, 1990).

    Barbosa et al. (2012b) sugerem que uma possvel rea fonte para estes diamantes sejam os

    kimberlitos Salvador 1, 2 e 3, que afloram ao longo de uma falha NW-SE no contexto do Grupo

    Chapada Diamantina, prximo ao municpio de Barra do Mendes. No entanto, devido ausncia de

    minerais satlites tpicos, a gnese dos diamantes na regio, e em toda a Serra do Espinhao, ainda

    controversa (cf. Chaves et al., 1998).

    2. OBJETIVOS

    Este trabalho tem por objetivo apresentar os dados obtidos pelas anlises morfolgica, de

    figuras e estruturas de superfcie e de propriedades espectroscpicas de diamantes da regio de

    Andara-BA. Os resultados auxiliaro na interpretao das condies do ambiente de crescimento e

    residncia dos diamantes desta regio e, potencialmente, em estudos de provenincia do diamante,

    ou seja, determinao de sua origem geogrfica.

    3. MATERIAIS E MTODOS

    A caracterizao mineralgica dos diamantes de Andara foi feita atravs da observao de

    feies pticas e anlises morfolgica, de superfcie e espectroscpica de 86 diamantes

    provenientes das margens do rio Paraguau, no Garimpo Santa Rita, municpio de Andara-BA. Os

    diamantes foram obtidos por meio do Projeto Diamante Brasil e cedidos para estudos pela CPRM

    atravs de parceria firmada com o CETEM.

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    A anlise morfolgica foi feita em microscpio vertical de campo escuro Schneider, modelo

    Stemi 2000C, com ptica Zeiss, onde tambm se observou a presena de incluses, figuras de

    superfcie e colorao. Anlises complementares, para auxlio na interpretao da morfologia e das

    figuras de superfcie, foram feitas no Microscpio Eletrnico de Varredura modelo TM3030 Plus,

    com EDS acoplado. O registro fotogrfico dos diamantes foi realizado em lupa binocular modelo

    Discovery.V20 com cmera Axiocam MRc5 Zeiss.

    Para a identificao de defeitos pticos, os diamantes do presente estudo foram analisados

    por espectroscopia ptica no equipamento UV/Vis/NIR (Ultraviolet-visible-near infrared) Lambda

    750S, equipado com esfera de integrao. Para se determinar a tipologia do diamante, foi utilizado

    o equipamento FT-IR/NIR (Fourier Transform Infrared/near infrared) Spectrum 400, equipado com

    condensador de feixes. Todos os espectros foram obtidos em temperatura ambiente. Para a

    correlao da fluorescncia com os defeitos e impurezas diagnosticados com as tcnicas

    espectroscpicas, os diamantes foram excitados pelos comprimentos de onda de 254 nm e 365 nm

    da lmpada de luz ultravioleta compacta UVP modelo UVGL-25.

    4. RESULTADOS E DISCUSSO

    Os 86 diamantes estudados so bastante diminutos e possuem em mdia 0,03 ct. Quanto

    morfologia, optou-se por uma classificao simplificada, com base no trabalho de Harris et al.

    (1975). As diversas formas aqui chamadas de dodecaedrides, do ponto de vista cristalogrfico,

    deveriam ser subdivididas, porm, optamos pela simplificao por considerarmos que todas levam

    a um mesmo raciocnio na evoluo da morfologia. A opinio mais comum que a morfologia desses

    cristais o resultado da dissoluo do diamante, principalmente quando em contato com o magma

    kimberltico ou lamprotico. Estudos tambm sugerem que essa dissoluo pode ocorrer durante o

    tempo de residncia do mineral no manto (Khokhryakov & Palyanov, 2007).

    Dessa maneira, cerca de 62% dos diamantes foram classificados como dodecaedrides

    (Figuras 1A, 1B, 1C e 1D). Destacou-se a presena de cristais octadricos (Figura 1E), representando

    cerca de 14% do total, e cristais geminados aproximadamente 8% (Figura 1F). Do restante, cerca

    de 15% dos cristais foram classificados como fragmentados ou irregulares (possuindo menos de 50%

    do hbito original) (Figura 1G) e apenas 1 cristal como do tipo flat (Figura 1H), representando pouco

    mais de 1% do total.

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    Figura 1: A, B, C e D formas aqui tratadas como dodecaedrides, observar nas figuras C e D a presena de

    manchas (spots) verdes e marrons na superfcie dos cristais. E Cristal com hbito octadrico. F Cristal

    geminado. G Cristal com forma indefinida. H Cristal do tipo flat.

    A anlise de superfcie permitiu verificar a presena de trgonos, microlaminao, hillocks e

    estrias. Essas feies estariam associadas evoluo do processo de dissoluo (Khokhryakov &

    Palyanov, 2007), tendo sido observadas com maior frequncia as duas ltimas. Destacou-se a

    presena de diamantes com a superfcie ondulada e brilho acentuado (Figura 2A) e outros com um

    padro rmbico de fissuras superficiais (Figura 2B). Orlov (1977) descreve a primeira feio como

    anterior segunda, estando estas relacionadas corroso em processos tardios da dissoluo.

    Figura 2: A Diamante apresentando superfcie ondulada e brilho acentuado. B Imagem de microscpio

    eletrnico de varredura mostrando a rede rmbica de fissuras observada na superfcie de alguns diamantes.

    Dentre as coloraes observadas, predominam os tons amarelados em mais de 50% dos

    diamantes, seguidos por tons amarronzados e quase incolores. Destaca-se a presena de manchas

    verdes e marrons que ocorrem na superfcie de 85% das amostras estudadas (Figuras 1C e 1D). H

    um leve predomnio das manchas de cor marrom, e 13% dos diamantes apresentam manchas de

    ambas as cores

    .

    500m

    A

    500m

    B C

    500m 500m

    D

    500m

    E

    500m

    F G

    500m 500m

    H

    500m

    A B

    300m

    121

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    Estudos relatam que a presena de spots verdes em diamantes se d devido irradiao

    natural dos cristais por partculas alfa emitidas por minerais ou solues com trio e/ou urnio. Essa

    irradiao poderia ocorrer devido ao contato direto com gros radioativos ou a solues dentro do

    prprio kimberlito. Resultados obtidos em laboratrio mostraram que essas manchas se tornam

    marrons quando aquecidas acima de 600 C (Vance et al., 1973).

    As anlises por espectroscopia ptica permitiram reconhecer a presena de dois defeitos na

    grande maioria dos diamantes (Figura 3). Essas imperfeies no retculo cristalino, com bandas de

    absoro em 415,2 nm e 503,4 nm, so conhecidas como N3 e 3H, respectivamente. O primeiro (N3)

    consiste de trs tomos substitucionais de nitrognio circundando uma vacncia e o defeito

    pontual mais comum em diamantes do tipo Ia, com implicncia apenas na colorao amarelada

    observada na vasta maioria dos diamantes at hoje estudados. O 3H, que se acredita estar

    relacionado ao carbono intersticial, produzido por irradiao (Collins, 1982).

    Figura 3: Espectro do diamante FVM0204 mostrando as bandas de absoro correspondentes aos defeitos

    pticos N3 e 3H. Resoluo de 1 nm, espectro obtido em temperatura ambiente.

    Outra propriedade que consideravelmente influenciada pelos efeitos de impurezas e

    imperfeies estruturais a fluorescncia (Dyer e Matthews, 1958). Quando expostos luz

    ultravioleta de ondas curtas (254 nm), destacaram-se os tons amarelados que ocorrem na grande

    maioria dos diamantes; nas ondas longas predominam tons de azul e amarelo intensos. Cerca de

    10% dos diamantes apresentam fosforescncia de dezenas de segundos.

    Diamantes tambm exibem importantes feies de absoro na regio do infravermelho

    mdio. O sistema de classificao dos diamantes os divide em categorias com base na presena ou

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    ausncia de nitrognio, que a impureza mais comum no mineral, e na maneira com a qual seus

    tomos se arranjam ao substituir os tomos de carbono (Breeding & Shigley, 2009).

    Estudos mostram que o nitrognio inicialmente incorporado de forma isolada (tipo Ib).

    Num primeiro estgio de agregao, pares de nitrognio se formam (agregados do tipo A). A

    maiores temperaturas os pares de nitrognio se unem formando agregados do tipo B. , portanto,

    comum que a maioria dos diamantes sejam de tipos intermedirios entre A e B (Collins, 1999).

    Do total de 86 espectros obtidos por espectroscopia de infravermelho, foi possvel, com base

    na posio dos picos e suas intensidades relativas, reconhecer o tipo em 84 deles. Assim, 60,7% dos

    diamantes so do tipo IaAB (Figura 4A) e 33,3% so do tipo IaA (Figura 4B). Do restante, 3 amostras

    so do tipo IIa (~3,6%) (Figura 4C) e 2 amostras so do tipo Ib (~2,4%) (Figura 4D).

    Atravs do espectro infravermelho foi possvel tambm verificar que cerca de 85% dos

    diamantes apresentam a banda em 3107 cm-1, relacionada presena de hidrognio. As

    concentraes so bastante baixas. A maneira e quantidade de hidrognio incorporado fornece

    informaes nas condies naturais de crescimento do diamante (Fritsch et al., 2007).

    Figura 4: Os espectros A, B, C e D so de diamantes dos tipos IaAB, IaA, IIa e Ib, respectivamente. Os espectros

    foram obtidos em temperatura ambiente e possuem resoluo de 2 cm-1.

    A

    D

    C

    B

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    5. CONCLUSES

    Conforme estudos apresentados no Projeto DNA do Diamante, da Polcia Federal, a

    classificao dos cristais com base em caractersticas como morfologia, tamanho, cor, figuras de

    superfcie, dentre outras, so suficientes para se determinar a provenincia do mineral (APCF,

    2016).

    No caso dos diamantes de Andara, parece ser notvel a presena de cristais bem formados e

    de pequeno tamanho, altamente reabsorvidos, com coloraes levemente amareladas a

    amarronzadas e com manchas verdes e marrons na superfcie. Esta ltima caracterstica parece ser

    a mais marcante para permitir diferenci-los de diamantes de outros depsitos no Brasil.

    O presente estudo sugere que atravs das caractersticas espectroscpicas dos diamantes seja

    possvel reconhecer uma impresso digital para as diferentes ocorrncias. Neste caso, o que

    parece ser caracterstico dos diamantes estudados a presena da banda 3H, que evidencia a

    irradiao sofrida pelos diamantes. Esta se deu provavelmente devido ao contato com minerais

    radioativos nos sedimentos da Formao Tombador. Alm das baixas concentraes de hidrognio

    e nitrognio, a predominncia de agregados do tipo A se mostra tambm uma caracterstica

    potencialmente distintiva para os diamantes da regio, o que, entretanto, requer mais estudos

    comparativos com diamantes de outras regies no Brasil.

    6. AGRADECIMENTOS

    Os autores agradecem CPRM pela cesso das amostras do Projeto Diamante Brasil para a

    realizao dos estudos.

    7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

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