Ano 09 (2022) – Número 01 Artigos
10.31419/ISSN.2594-942X.v92022i1a4HHN
INDICATOR AND/OR ACCOMPANYING MINERALS (SATELLITES) OF DIAMONDS FROM SÃO JOÃO DO ARAGUAIA IN THE STATE OF PARÁ (AMAZON)
The concentrates obtained during the extraction of diamond and gold in the bed of the Tocantins River (Tocantins River Lower Basin) in front of the city of São João do Araguaia, state of Pará, were analyzed by using stereomicroscope, x ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope with energy dispersive spectrometry (SEM/EDS) to identify their indicator and/or accompanying minerals (satellite minerals). Of note are kyanite, corundum, garnets, chrysoberyl, staurolite and florencite. These minerals are given popular names in national use among prospectors. Corundum is available in ruby and sapphire varieties and garnet-almandine-pyrope series. Most of them seem more diamond accompanying because of their physical characteristics, while florencite (phosphate favas) and partly garnet (almandine-pyrope), a possible indicator.
Keywords: kyanite; garnet; florencite; ruby; sapphire; chrysoberyl; staurolite;
Desde tempos remotos é reconhecida em todo mundo a associação do diamante com certos minerais característicos nos aluviões diamantíferos (Reis, 1959; Harlow, 1998). No Brasil, os garimpeiros denominam estes minerais de “formas” do diamante, porque sua presença ou ausência informa sobre a possibilidade daquele aluvião conter diamantes. Na região do Baixo Rio Tocantins (Patury, 1955; Correia, 1995, comunicação verbal), os antigos e atuais garimpeiros utilizavam e ainda utilizam entre outras, as seguintes “formas” na busca pelo diamante nos aluviões: “pretinha” de cor preta fosca (turmalina, provavelmente); “palha de arroz” de cor marrom claro (cianita); “agulha” de cor marrom (rutilo, provavelmente); “chicória” de cor vermelha (granada almandina e coríndon em sua variedade rubi); “ferro canalizado” ou “ferro lapidado” de cor preta com brilho (ilmenita).
O conhecimento empírico, baseado no reconhecimento das “formas”, foi o responsável pela descoberta de praticamente todos os jazimentos aluvionares de diamantes até hoje no Brasil. Porém, sendo um conhecimento baseado na experiência pessoal do prospector sujeito a sutis variações de local para local e restrito aos jazimentos aluvionares e de muito pequena aplicabilidade aos programas de exploração das empresas de mineração. Essa situaão foi modificada com a descoberta dos minerais chamados “indicadores” os quais permitem, com base científica, o rastreamento de diatremas mineralizados. A fórmula envolvendo os minerais indicadores foi descoberta no início dos anos 80. Mantida em segredo, foi tomada pública a partir de 1989 (Haag, 1997). A literatura passou a se referir àqueles minerais, presentes no aluvião, que apresentam uma provável relação genética com o diamante, como minerais “indicadores” ou “traçadores”. No mesmo contexto, os minerais presentes no aluvião, sem essa ligação, são denominados minerais “acompanhantes”.
O princípio do funcionamento dos minerais indicadores está baseado na constatação de que a composição química de certos minerais, ocasionalmente presentes em diamantes como inclusões, é idêntica a composição química de minerais equivalentes, encontrados junto com o diamante nos respectivos diatremas. Essa concordância estabelece uma provável ligação genética: os referidos minerais e os diamantes hospedeiros devem ser formados em um mesmo ambiente geoquímico. Segundo Michel (1996), estudos realizados por Boy de Gurney identificaram uma correlação entre a química mineral das granadas e a presença ou ausência de diamantes em quimberlitos da África do Sul. Descobriram que as granadas originadas predominantemente dentro do campo da estabilidade do diamante, classificadas como granadas piropo tipo G10, são de baixo teor em Ca (< 3,0 % peso de CaO) e alto teor em cromo (> 4,0 % peso Cr2O3). Além dessa propriedade que as qualificam como mineral indicador por excelência, as granadas piropo cromíferas apresentam ainda outras virtudes para a prospecção de diatremas como:
De acordo com geólogos de empresas de exploração (Jacobi, 1998, comunicação verbal), a prospecção de pipes diamantíferos, obedece, em ordem crescente de dificuldades, as seguintes etapas:
comerciável e que tenha, como um todo, um volume econômico.
Para encontrar um quimberlito, o roteiro básico, up-to-date, compreende a seleção de uma região com embasamento geológico antigo suficientemente espesso, tectonicamente de acordo e com gradientes térmicos corretos (Janse & Sheahan, 1995). Nessa região e realizado um levantamento por sensoriamento remoto, preferencialmente por aeromagnetometria. Os dados obtidos são tratados por programas de computador gerando (na maioria das vezes) várias anomalias, dentre as quais é necessário selecionar, ao menor custo em tempo e dinheiro, aquelas que podem conter pipes de diamantes. É principalmente nesta última fase de seleção, que estudos com os chamados minerais indicadores são de grande valia.
Os métodos combinados de seleção de área, aeromagnetometria e minerais indicadores permitem chegar até um diatrema possivelmente diamantífero. Para saber mais sobre o seu potencial, é estudada a composição da ilmenita, que ocorre junto com os minerais indicadores. Essa composição reflete a variação da oferta de oxigênio no interior do diatrema, permitindo definir um índice de resorpção e, em consequência, concluir sobre a probabilidade da quantidade de diamantes contidos (Michel, 1996). Por exemplo ilmenitas, associadas a granadas G10 em um aluvião, quando contém ferro oxidado (Fe3+) na sua composição, indicam que é muito provável que o quimberlito, que se está buscando, irá conter poucos diamantes (Haag, 1997): o calor e oxigênio suficientes para oxidar a ilmenita no interior do quimberlito durante a sua ascensão, muito provavelmente, também foram suficientes para oxidar os diamantes porventura nele existentes, vaporizando-os essencialmente em dióxido de carbono (Michel, 1996).
Dois grandes sucessos recentes na exploração mineral, que podem ser basicamente creditados ao estudo de minerais indicadores, são:
Para complementar a leitura e compreensão do presente trabalho recomendamos a leitura do artigo publicado neste número do BOMGEAM 9 (2022) número 1 (OS DIAMANTES DE SÃO JOÃO DO ARAGUAIA NO ESTADO DO PARÁ (AMAZÔNIA): HISTÓRICO, EXTRAÇÃO, MINERALOGIA E VALORIZAÇÃO) bem como a publicação contida no BOMGEAM 6 (2019), número 3: https://gmga.com.br/14-a-exploracao-de-diamantes-no-rio-tocantins/
Amostragem para diamante e minerais indicadores/acompanhantes
Diamantes e minerais indicadores/acompanhantes foram coletados em aluviões do leito ativo do Baixo Rio Tocantins (Figura 1) em frente à cidade de São João do Araguaia. Durante a estação seca (período da amostragem), o rio tem uma largura estimada em 2.250 m. A profundidade no local de coleta varia entre 5 e 8 metros. A correnteza é muito forte, tendo inclusive causado a morte de um mergulhador.
Metodologia de amostragem
Adequando as ações aos recursos financeiros disponíveis, a amostragem foi realizada acompanhando o trabalho de uma “balsa” de garimpeiros (Chico Ourives). Essa metodologia resultou em significativa economia de custos com garantia de que as amostras realmente procediam de um determinado local e que não sofreram tratamentos prévios, muito comuns entre os comerciantes de pedras como, por exemplo, a limpeza através de ácidos.
A assim chamada “balsa” e, na verdade, uma embarcação de madeira comum na região, sobre a qual foram adaptados equipamentos de trabalho e moradia da tripulação. A extração do “cascalho” é realizada através de uma draga aspirante de 6 polegadas, operada no fundo do rio por um mergulhador. A polpa e submetida a uma pré-concentração por meio de um concentrador simples, composto por uma caixa de aço (1,50 x 0,80 x 1,00 m), onde é diminuída a velocidade da água (“paraquedas”) e uma canaleta (0,50x 2,00x 0,15 m) com travessões (“tariscas”) de madeira (3 cm de altura), que concentram os minerais mais densos, entre eles o diamante. A canaleta é forrada com um tapete para reter partículas finas de ouro, que também ocorre no aluvião. O conjunto é conhecido pelos garimpeiros locais como “bica”.
A cada quatro horas de operação aproximadamente, o material retido atrás das “tariscas” é recolhido em baldes. No final do dia, e peneirado manualmente através de um conjunto de três peneiras: a peneira “despedradeira” (malha de 6 mm), a peneira “mediana” (malha de 3 mm) e a peneira fina (malha de 1 ½ mm). Ocasionalmente pode ser utilizada uma quarta peneira para separar os seixos maiores, denominada “suruca” (malha de 2 a 2 ½ cm). O concentrado, retido pela peneira fina e pela peneira média, foi coletado aleatoriamente, resultando em 28 kg de amostra, que foram transportados para os laboratórios do Centro de Geociências da UFPA em Belém, para posterior tratamento.
Seleção e separação dos grãos de minerais
Para a seleção dos grãos de minerais a partir do concentrado trazido do campo foi utilizado o microscópio binocular marca Zeiss, modelo Stemi SV 11. Foram separados manualmente:
Uma vez selecionados, esses minerais foram submetidos aos seguintes procedimentos nos Laboratórios de Mineralogia Aplicada (LAMIGA) do Centro de Geociências da UFPA:
Prepararão e análises por Difração de Raios X (DRX)
Uma amostra significativa de todos os minerais selecionados do concentrado original foi destinada à análise por DRX, método do pó. Para tanto foram pulverizadas manualmente em gral de ágata para obtenção do pó respectivo.
As análises foram realizadas no Laboratório de raio X do Centro de Geociências da UFPA, compreendendo 47 amostras de minerais que acompanham o diamante.
As condições instrumentais foram: goniômetro Philips PW 3020 com fenda de divergência automática e monocromador de grafite; tubo de raio-X com anodo de cobre operando a 45 kV e 40 mA com varredura contínua de 0,04° 20/s e amostragem a cada 0,02° 20; controle automático Philips PW 3710 acoplado a um microcomputador.
Os diagramas foram interpretados com auxílio do software denominado Automated Powder Diffraction (APD) e fichas PDF do International Centre for Diffraction Data (ICDD).
Preparação das amostras para análise por Microscopia Eletrônica de Varredura com Espectroscopia de Energia Dispersiva (MEV/EDS)
As amostras dos minerais selecionados para análise por MEV/EDS foram recobertas por uma camada de ouro (aproximadamente 350 Å de espessura) em uma câmara de vácuo (sputtering). Essas análises foram realizadas no Laboratório de Materiais do Departamento de Engenharia da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) (Hohn & Costa, 2022, neste número do BOMGEAM).
No concentrado de aluvião coletado no leito do Baixo Rio Tocantins em frente a São João do Araguaia, foram identificados, como minerais acompanhantes do diamante, os minerais descritos a seguir. Alguns deles, como a cianita, já tinham sido citados anteriormente pela bibliografia (Patury, 1955). Outros, como o crisoberilo, as variedades de coríndon, a estaurolita e as granadas eram de conhecimento dos garimpeiros apenas com suas denominações típicas (respectivamente “esmeralda”, “azulinha”, “chicória” e “pretinha”) porém, não tinham sido antes identificados ou descritos como minerais. A florencita, aparentemente, foi reconhecida e descrita pela primeira vez na região.
A cianita (Al2Si2O5) foi identificada por DRX (Figura 2). A amostra H22 é constituída por um grão de 1,2 cm de comprimento, com arestas muito bem arredondadas, cor verde azulado, brilho vítreo, peso específico 3,62.
Foram identificadas por meio de estereomicroscopia, DRX e MEV/EDS as seguintes variedades gemológicas do coríndon (Al2O3): rubi, safira azul, safira incolor e safira rósea. Os cristais de rubi apresentam a cor característica vermelha (Figura 3), brilho vítreo, boa transparência e peso específico 4,03. Os grãos têm aproximadamente 0,50 cm de diâmetro, com arestas e cantos desgastados. A Figura 4 representa o difratograma de raios X da amostra 14-H, constituída par coríndon (correspondente a rubi) e quartzo. A Figura 5 apresenta a composição química e uma imagem MEV/EDS de microárea superficial da mesma amostra.
Os cristais de safira azul apresentam cor azul marinho forte (Figura 6) a azul fraco, brilho vítreo, boa transparência e peso específico 4,03. Os grãos são de tamanho maior do que os do rubi, aproximadamente 0,80 cm de diâmetro, sendo também mais frequentes. Suas arestas e cantos estão desgastados. A Figura 7 representa o difratograma (DRX) da amostra HS-23, constituída por coríndon (safira azul) e quartzo.
Os cristais de safira rósea (Figura 8) apresentam cor rosa tênue, brilho vítreo, boa transparência e peso específico 4,03. Os grãos têm, em geral, tamanhos ao redor de 0,60 cm. A Figura 9 apresenta a composição química (MEV/EDS) da amostra H-2.
Os cristais de safira incolor são mais abundantes do que as outras variedades de coríndon no concentrado do aluvião diamantífera em São João do Araguaia. Apresentam brilho vítreo, boa transparência, arestas e cantos desgastados e peso específico 4,03. Podem alcançar tamanhos maiores que 1cm.
3. Crisoberilo
O crisoberilo (BeAl2O4) ocorre na forma de grãos com os cantos e arestas vivas, tamanhos de 0,70 cm de comprimento, boa transparência e peso específico 3,74. Na região do Baixo Rio Tocantins é conhecido pelos garimpeiros como “esmeralda”. Esta confusão deve ser causada por sua cor amarelo-esverdeada. A Figura 10 apresenta a fotografia da amostra HS-30 e o seu respectivo difratograma de raios X. A amostra foi coletada no aluvião diamantífero em São Joao do Araguaia e tem 0,73 cm no seu maior comprimento.
4. Estaurolita
A estaurolita, (Fe2+,Mg)2Al9(Si,Al)4O20(O,OH)4, ocorre na forma de grãos de cor preta, brilho vítreo, translúcida a opaca, peso especifico 3,69, forma prismática com cantos desgastados. É conhecida pelos garimpeiros do Baixo Rio Tocantins como “pretinha”, sendo a sua presença no aluvião é tida como indicativo de mineralização de diamante. A estaurolita foi identificada por meio de difração de raios X (Figura 11).
5. Florencita
A florencita, [(La,Ce,Nd)Al(PO4)2(OH)6], foi identificada por difração de raios X (Figura 12). A amostra H620 é composta por rutilo (PDF 21-1276), florencita (PDF 39-0333) e goethita. Macroscopicamente, a amostra H620 pode ser descrita como sendo um grão alongado, de arestas bem arredondadas, dimensão no sentido do eixo maior de 0,87 cm, superfície externa com cor marrom claro, lisa, coberta por pequenas perfurações. Em fratura fresca, a cor é cinza chumbo. A Figura 13 retrata a amostra H620 com um aumento de 20x. Uma parte do grão foi fraturada em laboratório. O exame com maior detalhe (10.000x) torna visíveis (Figura 14) agulhas de rutilo acomodadas em uma matriz de florencita.
6. Granadas
Nos concentrados de aluvião coletados em São João do Araguaia foram encontradas granadas do tipo almandina – piropo, (Fe, Mg)3Al2(SiO4)3, ocorrendo na forma de grãos de cor avermelhada, arredondados, de transparentes a translúcidos, tamanho em torno de um centímetro e peso específico 4,16 (Figura 15). Essa menor densidade confirma a solução sólida parcial com piropo. Sua identificação foi confirmada por DRX através da amostra 17-H (Figura 16), cuja composição química e respectiva imagem (MEV/EDS) estão apresentadas na Figura 17, ressaltando a parcela piropo indicada pelos teores de MgO.
A antiga técnica de batear os sedimentos dos rios a procura de diamantes evoluiu para técnicas de exploração através de minerais indicadores, utilizados tanto para rastrear a proximidade de um quimberlito/lamproíto, quanto para avaliar o potencial para diamantes de um determinado alvo.
Segundo Fipke et al (1995) devem ser priorizados geralmente os alvos com as melhores granadas subcálcicas, com as cromitas com maior teor em cromo, com a maior população de granadas eclogíticas ricas em sódio e com as ilmenitas com maior teor em magnésio. A exploração de quimberlitos/lamproítos na área de estudo é dificultada pela raridade de afloramentos do bed-rock e pela provável destruição de possíveis minerais indicadores devido às condições reinantes ácidas indicadas pelas formações lateríticas associadas.
A cianita, é conhecido componente da paragênese do diamante aluvionar no Brasil, na região do Baixo Rio Tocantins e denominada pelos garimpeiros como “palha de arroz”, é considerada “forma”, ou seja, um mineral que anuncia o diamante no respectivo aluvião. Sua presença indica um ambiente de formação de metamorfismo regional de altas pressões atuando sobre rochas pelíticas. Pode ocorrer também em alguns eclogitos em diatremas quimberliticos (Klein & Hurlbut Jr., 1993). Sua presença nos concentrados do aluvião de São João do Araguaia juntamente com o diamante, além da possibilidade da origem comum em um diatrema quimberlítico, aparentemente é devido as propriedades físicas semelhantes como peso especifico elevado e resistência ao intemperismo.
O coríndon foi identificado as variedades rubi, e safira azul, branca e rósea. Os garimpeiros da região não distinguem o rubi da granada vermelha. Denominam ambas de “xicória”. A safira azul é chamada por eles de “azulinha”. As safiras branca e rósea não são conhecidas. Aparentemente esta é a primeira vez em que foram identificadas e descritas variedades gemológicas de coríndon nos concentrados dos aluviões do Baixo Rio Tocantins. Sua presença é conhecida em outras ocorrências aluvionares de diamante a exemplo da Venezuela. Aparentemente acompanham o diamante no aluvião de São João do Araguaia por causa de suas propriedades físicas (peso especifico) semelhantes, e ainda a dureza próxima. Por não terem a sua identidade reconhecida até esta data, o rubi e as safiras de São João do Araguaia (e de outros aluviões do Baixo Rio Tocantins) ainda não têm seu aproveitamento gemológico estudado.
O crisoberilo conhecido pelos garimpeiros da região como “esmeralda” por causa da sua cor amarelo esverdeada foi identificado como tal, aparentemente pela primeira vez, como acompanhante do diamante nos aluviões de São João do Araguaia. Crisoberilo ocorre em rochas graníticas, pegmatitos e mica-xistos, nas quais já é um mineral bastante raro. Aparentemente não tem relação com o ambiente de formação do diamante. Provavelmente acompanha este no aluvião de São João do Araguaia por causa de propriedades físicas semelhantes. Ao contrário da variedade alexandrita, o valor do crisoberilo como gema é relativamente baixo, sendo o potencial da ocorrência de São João do Araguaia desconhecido para aproveitamento gemol6gico.
A estaurolita é formada durante os processos de metamorfismo regional atuando sobre rochas ricas em alumina e ferro, e encontrada em xistos e gnaisses. Muitas vezes está associada com cianita e granada do tipo almandina em rochas de alto grau metamórfico. De modo geral, a estaurolita é utilizada na petrologia como um mineral índice de grau metamórfico. Aparentemente não existe ligação entre a sua presença no concentrado do aluvião diamantífero, além de suas propriedades físicas, como a sua densidade, em parte a dureza.
Aparentemente esta é a primeira vez que a florencita é identificada na região do Baixo Rio Tocantins, uma vez que a sua presença não é mencionada em bibliografias disponíveis. A associação de fosfatos, particularmente do grupo da crandallita (gorceixita-goyasita-florencita) com diamantes aluvionares é conhecida em outras regiões do Brasil, a exemplo de Minas Gerais (Serra do Espinhaço) e Roraima (região do rio Mau). Em geral as “favas”, como são conhecidos os fosfatos pelos garimpeiros, raramente ultrapassam tamanhos maiores de poucos centímetros. No garimpo de diamantes do Painim, próximo à cidade de Itaituba/Pará, foram encontrados seixos mal a subarredondados com diâmetros de até 6 cm, formados por gorceixita-florencitagoyasita (Dissertação de Mestrado de Brito, 2000; e Brito et al., 2021 e Costa et al., 2021). Esses seixos são utilizados inclusive como guia para identificar o nível mineralizado (“cascalho”) neste garimpo. Situação semelhante é relatada no estado de Roraima (Brasil. Ministério das Minas e Energia. CPRM, 1997).
Granadas do tipo almandina, porém com forte tendência a almandina-piropo, como as encontradas no aluvião de São João do Araguaia, provém de um ambiente de formação mais raso e aparentemente não tem relação com o ambiente de formação do diamante, porém o membro restrito piropo abre uma perspectiva, sobre possível indicador de diamante. Provavelmente, porém, acompanham este no aluvião de São João do Araguaia por causa de propriedades físicas semelhantes.
COMENTÁRIOS E SUGESTÕES
O presente trabalho representa o esforço pioneiro, no âmbito do Centro de Geociências da Universidade Federal do Para, em estudar o diamante, mineral com o qual o Estado apresenta fortes ligações históricas. Do mesmo programa, idealizado pelo Prof. Dr. Marcondes L. da Costa, fazem parte a criação de um grupo de estudos de mineralogia aplicada, a montagem de um laboratório gemológico, a aquisição de um acervo bibliográfico, a oferta de cursos de especialização a cargo de professores convidados de diversas Universidades além da UFPA e o incentivo a pós-graduação (mestrado/doutorado). Resultados obtidos durante a execução do presente trabalho já motivaram outra tese de mestrado sobre diamantes no Estado do Para.
Alguns dos resultados obtidos suscitaram questões julgadas interessantes do ponto de vista científico e possivelmente econômico. Neste sentido é sugerida a realização de estudos mais aprofundados sobre:
Agradecimentos
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pela concessão de Bolsa de Estudo. À Universidade Federal do Para, em especial à Pró-reitora de Ensino e Pesquisa (PROPESP). Ao Curso de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica do Centro de Geociências pela infraestrutura em Belém, auxílio financeiro para as viagens de campo, acesso aos laboratórios e pela oportunidade. À Profa. Dra. Ana Maria Maliska, do Laboratório de Materiais da Universidade Federal de Santa Catarina pelo grande incentivo na realização das análises de microscópio eletrônico de varredura. Ao operador, estudante de engenharia Pablo, pela paciência.
Ao colega geólogo Pedro L. Jacobi da RTZ, pelas informações.
REFERÊNCIAS
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