IV SIMPÓSIO DE MINERAIS INDUSTRIAIS DO NORDESTE

10 a 13 abril de 2016, João Pessoa - PB

ASPECTOS MINERALÓGICOS DOS DIAMANTES DE ANDARAÍ,

CHAPADA DIAMANTINA – BA

Luisa D. V. de Carvalho1 , 2, Jurgen Schnellrath1, Sílvia R. de Medeiros2, Fabrício F. Vieira3

1 Laboratório de Pesquisas Gemológicas (LAPEGE) / Centro de Tecnologia Mineral CETEM/MCTI

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

2 Programa de Pós-Graduação em Geologia, Departamento de Geologia, IGEO/CCMN-UFRJ, Ilha do Fundão,

21949-900. Rio de Janeiro – RJ (Brasil)

3 Programa de Pós-Graduação em Exploração Petrolífera e Mineral – UFCG – Av. Aprígio Veloso 882, Bloco

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

luisadvc@gmail.com

RESUMO

A Chapada Diamantina, na Bahia, apresenta grande importância histórica por suas ocorrências de

diamantes. Descobertos no século XIX, os diamantes da região nunca foram estudados de forma

sistemática, e ainda paira a dúvida sobre sua origem primária. O presente trabalho teve por objetivo

investigar 86 diamantes provenientes do garimpo Santa Rita, no rio Paraguaçu, município de

Andaraí – BA, e faz parte de um esforço maior, no qual se pretende estudar sistematicamente todos

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

aluviões e coluviões da região está relacionada à erosão e posterior retrabalhamento dos

conglomerados diamantíferos da Formação Tombador. As amostras foram analisadas segundo suas

características morfológicas, ópticas e superficiais, utilizando-se de técnicas espectroscópicas e de

microscopia óptica e eletrônica. Os resultados irão auxiliar em estudos de proveniência dos

diamantes por área produtora, além, é claro, de acrescentar dados para uma melhor interpretação

das condições do ambiente de crescimento e residência dos diamantes. Os cristais analisados

possuem em geral hábitos bem definidos, predominando dodecaedróides altamente reabsorvidos,

com alta frequência de figuras de corrosão superficiais. É notável a presença de cristais octaédricos

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

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

Através das análises espectroscópicas foi possível verificar que os diamantes são

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

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espectroscopia óptica detectou a presença de dois defeitos, o N3 e o 3H. Este último evidenciou que

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

radioativos da Formação Tombador, resultando também em spots verdes e marrons na superfície

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 Paraguaçu river, in the

municipality of Andaraí – 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. INTRODUÇÃO

O diamante é um polimorfo de carbono que se cristaliza na simetria cúbica sob condições de

alta pressão e temperatura. Suas condições especiais de formação lhe conferem propriedades

únicas, como altas dureza, condutividade térmica e índice de refração. Popularmente conhecido por

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

ocupa uma posição sem competição entre os abrasivos (Barbosa, 1991).

Conhecido desde os tempos bíblicos, a Índia foi certamente o primeiro país a produzir

diamantes antes do Brasil. A descoberta em nosso território ocorreu na região de Diamantina – MG

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

Somente em 1841, às margens do rio Mucugê, no contexto geológico da Chapada Diamantina,

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

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

Na Bahia, a produção mais significativa de diamantes ocorreu nas décadas seguintes ao seu

descobrimento, destacando-se a produção de carbonados, e decaindo paulatinamente após a virada

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

como Rio de Contas, Morro do Chapéu, Andaraí, Iguatu e Lençóis, definindo assim a região que

passou a ser chamada de Chapada Diamantina. Cidades como Andaraí, Iguatu, Lençóis e Mucugê,

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

tiveram sempre a maior repercussão econômica na produção de diamantes, onde a exploração se

dá principalmente nos aluviões dos rios Paraguaçu, Santo Antônio e São José (Sampaio, 1994).

1.1 Contexto Geológico

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

geológico do cráton São Francisco, que consiste em um embasamento arqueano-paleoproterozóico

e coberturas paleo-mesoproterozóicas e neoproterozóicas dos Supergrupos Espinhaço e São

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

As rochas do embasamento são formadas quase exclusivamente por litologias metamórficas

de alto a médio graus do Bloco Gavião e granitóides associados a eventos metamórfico-migmatíticos

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

metassedimentares e metavulcânicas continentais e marinhas do Supergrupo Espinhaço, sobre as

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quais estão assentadas, em discordância erosiva de caráter regional, as rochas carbonáticas e

siliciclásticas do Supergrupo São Francisco (Guimarães et al., 2012).

As ocorrências de diamantes mais importantes da Chapada Diamantina estão relacionadas à

Formação Tombador, pertencente ao Grupo Chapada Diamantina, do Supergrupo Espinhaço. Esta

formação compreende três associações de litofácies siliciclásticas, sendo a inferior e a intermediária

compostas por metarenitos e metaconglomerados, estes últimos portadores de diamante detrítico

(Barbosa et al., 2012b). Os depósitos de diamantes conhecidos na região de Andaraí são eluvio-

coluvionares e aluvionares de idade quaternária e considerados como produto da desintegração e

reconcentração de conglomerados e microconglomerados da Formação Tombador (Bonfim e

Pedreira, 1990).

Barbosa et al. (2012b) sugerem que uma possível área 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, próximo ao município de Barra do Mendes. No entanto, devido à ausência de

minerais satélites típicos, a gênese dos diamantes na região, e em toda a Serra do Espinhaço, ainda

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

2. OBJETIVOS

Este trabalho tem por objetivo apresentar os dados obtidos pelas análises morfológica, de

figuras e estruturas de superfície e de propriedades espectroscópicas de diamantes da região de

Andaraí-BA. Os resultados auxiliarão na interpretação das condições do ambiente de crescimento e

residência dos diamantes desta região e, potencialmente, em estudos de proveniência do diamante,

ou seja, determinação de sua origem geográfica.

3. MATERIAIS E MÉTODOS

A caracterização mineralógica dos diamantes de Andaraí foi feita através da observação de

feições ópticas e análises morfológica, de superfície e espectroscópica de 86 diamantes

provenientes das margens do rio Paraguaçu, no Garimpo Santa Rita, município de Andaraí-BA. Os

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

através de parceria firmada com o CETEM.

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A análise morfológica foi feita em microscópio vertical de campo escuro Schneider, modelo

Stemi 2000C, com óptica Zeiss, onde também se observou a presença de inclusões, figuras de

superfície e coloração. Análises complementares, para auxílio na interpretação da morfologia e das

figuras de superfície, foram feitas no Microscópio Eletrônico de Varredura modelo TM3030 Plus,

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

Discovery.V20 com câmera Axiocam MRc5 Zeiss.

Para a identificação de defeitos ópticos, os diamantes do presente estudo foram analisados

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

750S, equipado com esfera de integração. 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

correlação da fluorescência com os defeitos e impurezas diagnosticados com as técnicas

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

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

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os 86 diamantes estudados são bastante diminutos e possuem em média 0,03 ct. Quanto à

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

(1975). As diversas formas aqui chamadas de dodecaedróides, do ponto de vista cristalográfico,

deveriam ser subdivididas, porém, optamos pela simplificação por considerarmos que todas levam

a um mesmo raciocínio na evolução da morfologia. A opinião mais comum é que a morfologia desses

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

kimberlítico ou lamproítico. Estudos também sugerem que essa dissolução pode ocorrer durante o

tempo de residência do mineral no manto (Khokhryakov & Pal’yanov, 2007).

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

(Figuras 1A, 1B, 1C e 1D). Destacou-se a presença de cristais octaédricos (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 hábito 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 dodecaedróides, observar nas figuras C e D a presença de

manchas (spots) verdes e marrons na superfície dos cristais. E – Cristal com hábito octaédrico. F – Cristal

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

A análise de superfície permitiu verificar a presença de trígonos, microlaminação, hillocks e

estrias. Essas feições estariam associadas à evolução do processo de dissolução (Khokhryakov &

Pal’yanov, 2007), tendo sido observadas com maior frequência as duas últimas. Destacou-se a

presença de diamantes com a superfície ondulada e brilho acentuado (Figura 2A) e outros com um

padrão rômbico de fissuras superficiais (Figura 2B). Orlov (1977) descreve a primeira feição como

anterior à segunda, estando estas relacionadas à corrosão em processos tardios da dissolução.

Figura 2: A – Diamante apresentando superfície ondulada e brilho acentuado. B – Imagem de microscópio

eletrônico de varredura mostrando a rede rômbica de fissuras observada na superfície de alguns diamantes.

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

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

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

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

ambas as cores

.

500µm

A

500µm

B C

500µm 500µm

D

500µm

E

500µm

F G

500µm 500µm

H

500µm

A B

300µm

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Estudos relatam que a presença de spots verdes em diamantes se dá devido à irradiação

natural dos cristais por partículas alfa emitidas por minerais ou soluções com tório e/ou urânio. Essa

irradiação poderia ocorrer devido ao contato direto com grãos radioativos ou a soluções dentro do

próprio kimberlito. Resultados obtidos em laboratório mostraram que essas manchas se tornam

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

As análises por espectroscopia óptica permitiram reconhecer a presença de dois defeitos na

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

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

consiste de três átomos substitucionais de nitrogênio circundando uma vacância e é o defeito

pontual mais comum em diamantes do tipo Ia, com implicância apenas na coloração amarelada

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

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

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

ópticos N3 e 3H. Resolução de 1 nm, espectro obtido em temperatura ambiente.

Outra propriedade que é consideravelmente influenciada pelos efeitos de impurezas e

imperfeições estruturais é a fluorescência (Dyer e Matthews, 1958). Quando expostos à 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 fosforescência de dezenas de segundos.

Diamantes também exibem importantes feições de absorção na região do infravermelho

médio. O sistema de classificação dos diamantes os divide em categorias com base na presença ou

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ausência de nitrogênio, que é a impureza mais comum no mineral, e na maneira com a qual seus

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

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

Num primeiro estágio de agregação, pares de nitrogênio se formam (agregados do tipo A). A

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

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

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

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

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

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

Através do espectro infravermelho foi possível também verificar que cerca de 85% dos

diamantes apresentam a banda em 3107 cm-1, relacionada à presença de hidrogênio. As

concentrações são bastante baixas. A maneira e quantidade de hidrogênio incorporado fornece

informações nas condições naturais de crescimento do diamante (Fritsch et al., 2007).

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

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

A

D

C

B

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5. CONCLUSÕES

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

classificação dos cristais com base em características como morfologia, tamanho, cor, figuras de

superfície, dentre outras, são suficientes para se determinar a proveniência do mineral (APCF,

2016).

No caso dos diamantes de Andaraí, parece ser notável a presença de cristais bem formados e

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

amarronzadas e com manchas verdes e marrons na superfície. Esta última característica parece ser

a mais marcante para permitir diferenciá-los de diamantes de outros depósitos no Brasil.

O presente estudo sugere que através das características espectroscópicas dos diamantes seja

possível reconhecer uma “impressão digital” para as diferentes ocorrências. Neste caso, o que

parece ser característico dos diamantes estudados é a presença da banda 3H, que evidencia a

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

radioativos nos sedimentos da Formação Tombador. Além das baixas concentrações de hidrogênio

e nitrogênio, a predominância de agregados do tipo A se mostra também uma característica

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

comparativos com diamantes de outras regiões no Brasil.

6. AGRADECIMENTOS

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

realização dos estudos.

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

APCF. DNA do diamante: PF cria método para definir origem das pedras preciosas. Disponível em: <http://www.apcf.org.br/Noticias/AgenciaAPCF/tabid/341/post/dna-do-diamante-pf-cria-m-todo-para-definir-origem-das-pedras-preciosas/Default.aspx> Acesso em 07/03/2016. BARBOSA, J. S. F., CRUZ, S. P., SOUZA, S. Terrenos metamórficos do embasamento. In: Geologia da Bahia, pesquisa e atualização. Barbosa, J. S. F. (ed). CBPM, Salvador (2012a) p. 101-199. BARBOSA, J. S. F., MASCARENHAS, J. F., DOMINGUEZ, J. M. L, TEIXEIRA NETTO, A. S. Evolução tectônica e metalogenética. In: Geologia da Bahia, pesquisa e atualização. Barbosa, J. S. F. (ed). CBPM, Salvador (2012b) p. 517-565.

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