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COMPOSIÇÃO ISOTÓPICA DE BORO EM “TURMALINA PARAÍBA” DO<br />

PEGMATITO CAPOEIRA (PARELHAS-RN), NORDESTE DO BRASIL:<br />

IMPLICAÇÕES GENÉTICAS.<br />

Hartmut Beurlen 1§ ,<br />

Robert B. Trumbull 2 ,<br />

Michael Wiedenbeck 2 ,<br />

Dwight R. Soares 3<br />

1 Universi<strong>da</strong>de Federal de Pernambuco (UFPE) Progr. Pós-Graduação em Geociências; beurlen@ufpe.br<br />

2 GeoForschungsZentrum Pots<strong>da</strong>m, Alemanha<br />

3 Inst. Federal de Educação, Ciencia e Tecnologia, Campina Grande-PB, Brasil<br />

§ Suporte Financeiro: CNPq auxilios 302-348/2007-7 e 302076/2010-7


PRINCIPIOS GERAIS PARA O ESTUDO DE ISÓTOPOS DE B<br />

Isótopos de boro na natureza: 11 B (80,1%) e 10 B 19,9% ;<br />

Razão isotópica 11 B / 10 B = 4.0251<br />

Padrão : Acido bórico NIST NBS ou SRM 11 B / 10 B = 4.04362<br />

Variação medi<strong>da</strong> em δ 11 B = ( 11 B / 10 B amostra -1) x 10 3 (‰)<br />

11 B / 10 B padrão<br />

Principais causas do fracionamento 11/10 B entre 2 fases em<br />

equilíbrio:<br />

-Coordenação do B: trigonal (flúidos, HBO 3, turmalina,<br />

dumortierita, hambergita,...) + 11 B<br />

tetragonal {B(OH) 4 - }, fusão silicática,<br />

boratos=<strong>da</strong>nburite,rhodizite, behierite; muscovite-boromuscovita,<br />

argilas) + 10 B (mais leve)<br />

- Temperatura: fracionamento entre 2 fases se aproxima<br />

de 0 a >700°C, e aumenta com decréscimo <strong>da</strong> T conforme:<br />

1000 lnα = D d (A-B) = 1/T 2 x 10 6


Composição isotópica de turmalinas em pegmatitos e granitos associados na<br />

PPB comparados com outras províncias no mundo e outras fontes de B<br />

BORBOREMA<br />

Meteorites<br />

Este trabalho<br />

5A 5B<br />

1A<br />

Chondr<br />

2A<br />

Continental evaporite 2C<br />

1C<br />

Crust 2E,14<br />

Metasedimentst 3B<br />

6<br />

5C<br />

2H<br />

9<br />

x x<br />

4B<br />

4C<br />

4D<br />

9 9<br />

5D<br />

x<br />

7<br />

X<br />

11<br />

10<br />

1B<br />

Metapelites<br />

Marine evaporites 2D<br />

3A,1D<br />

-50 -40 -30 -20 -10 0 +10 +20 +30 +40<br />

4E<br />

8<br />

10<br />

2F<br />

2G<br />

2J<br />

2K<br />

12C 12B 12A<br />

3C 3D<br />

14<br />

4A<br />

3E<br />

13B 13A<br />

LEGEND<br />

2B sea<br />

water<br />

selected B-reservoirs<br />

pegmatite indiscriminated<br />

pegmatite core<br />

Intermediate zone<br />

border zone<br />

hydrothermal<br />

zoned crystal core to rim<br />

x pegmatite related granite<br />

Compilado de Marshall & Ludwig (2006) e<br />

complementado. Dados de:<br />

1) Swihart & Moore (1993) A=meteoritos,<br />

B=MORB, OIB, C=vulcano-exhalativas, C=<br />

evaporitos continentais; D=metapelitos &<br />

evaporitos marinhos; 2) Chaussidon &<br />

Albarede (1992) A=Chondritos; B=água do<br />

mar; C & D= evaporitos marinhos & não<br />

marinhos, E=crosta continental; 3) Jiang &<br />

Palmer (1998) A= metapelitos, B=metassedimentos;<br />

4) este trabalho M+/- D:<br />

b=granitos pegmatiticos, c= Turmalina<br />

Paraíba d= zona de bor<strong>da</strong> ao núcleo, e=<br />

crystais zonados centro→bor<strong>da</strong>; 5) Shabaga<br />

et al. (2009) Turmalina Paraíba A= Brasil,<br />

B= Nigeria C=Mozambique; 6)Slack et al.<br />

(1993) Broken Hill, Australia; 7) Mikova et al.<br />

(2010) pegmatitos Mol<strong>da</strong>nubicum: República<br />

Tcheca 8) Mathews et al. (2003) Naxos,<br />

Grécia; 9) Trumbull & Chaussidon (1999)<br />

Sinceni, Swaziland; 10) Trumbull et al.<br />

(2008) Namibia; 11) Tonarini et al (1998)<br />

Elba, Italia; 12) Leeman & Tonarini, (2001)<br />

Elbaitas, de Ma<strong>da</strong>gascar,Brasil,<br />

Moçambique; 13) Pezzotta et al. (2010)<br />

Moçambique;14) Marschall & Ludwig (2006)<br />

média crustal; O retangulo cinza compreende a<br />

variação de turmalinas magmaticas segundo<br />

Marshal & Ludwig (2006)<br />

5D) Ludwig et al. (2011) Reanálise <strong>da</strong>s<br />

amostras de Shabaga et al. (2009)


INTRODUÇÃO<br />

A Provincia Pegmatítica <strong>da</strong> Borborema (PPB) no NE-do<br />

Brasil, ficou famosa no fim <strong>da</strong> II a Guerra como um dos mais<br />

importantes produtores de Be e concentrados de Ta como<br />

importante fornecedor peças de coleção e locali<strong>da</strong>des tipo de<br />

tantalatos exóticos como de tantalita=(Mn), simpsonite,<br />

Tantalaeshynita-(Y), Fluornatromicrolite etc. Recentemente<br />

passou a importante fornecedor de materiais cerâmicos (c.<br />

destaque p caulim e feldspato) e de pedras ornamentais e<br />

readquiriu fama internacional com a produção <strong>da</strong><br />

“Turmalina Paraíba”, uma <strong>da</strong>s mais caras gemas no mercado<br />

atual de pedras cora<strong>da</strong>s.<br />

Soares et al. (2008) e Beurlen et al. (2011) analisaram<br />

pioneiramente a variação <strong>da</strong> composição química <strong>da</strong>s<br />

turmalinas na PPB, comparando resultados de diferentes<br />

tipos de pegmatitos graníticos de elementos raros (REL)<br />

litiníferos. Observou-se trends composicionais evolutivos<br />

sistemáticos desde dravita nas bor<strong>da</strong>s, a schorlita nas zonas<br />

de parede e intermediárias, a elbaita, nos núcleos ou corpos<br />

de substituição dos pegmatitos mais evoluídos (complexos a<br />

espodumênio ou lepidolita).<br />

Neste estudo, amostras escolhi<strong>da</strong>s foram reanalisa<strong>da</strong>s com<br />

determinação de B total, Li e isótopos de B ( 11/10 B) por SIMS<br />

(espectrometria de massa de íons ecundários), para abor<strong>da</strong>r<br />

questões ain<strong>da</strong> polêmicas sobre a origem ignea ou anatética<br />

dos pegmatites e <strong>da</strong> própria turmalina Paraiba e avaliar o<br />

potencial do estudo de isótopos de B como traçadores <strong>da</strong><br />

origem e gráu de evolução dos pegmatitos <strong>da</strong> PPB.<br />

Simpsonite-<br />

Giz<br />

Uranmicrolite-<br />

Capoeira<br />

•4 cm<br />

Cristais de<br />

“Turmalina<br />

Paraíba” azul<br />

turquesa em<br />

textura de pente<br />

crescendo sobre<br />

placa de<br />

espodumênio na<br />

base, para o<br />

interior do<br />

núcleo de<br />

quartzo, para<br />

cima.


São<br />

Mamede<br />

Patos<br />

o<br />

3700<br />

5<br />

o<br />

o<br />

’ 3630’<br />

3600’<br />

Sta Luzia<br />

Salgadinho<br />

4<br />

Taperoá<br />

Equador<br />

Junco do<br />

Seridó<br />

Pedra<br />

Lavra<strong>da</strong><br />

Picuí Picuí<br />

Cubati<br />

Sole<strong>da</strong>de<br />

Baraunas<br />

0 20 40km<br />

Lajes Pinta<strong>da</strong>s<br />

Barra de<br />

Sta Rosa<br />

Jardim de<br />

Angicos<br />

Campina Grande<br />

o<br />

630’<br />

Mapa simplificado <strong>da</strong> Faixa de Dobramento Seridó, no Domínio<br />

Setentrional <strong>da</strong> Província Tectônica <strong>da</strong> Borborema, modificado<br />

dos mapas do Estado do Rio Grande do Norte (DNPM/UFRN/<br />

PETRO-BRÁS/CPRM, 1998) e Estado <strong>da</strong> Paraíba,<br />

(CPRM/DNPM , 2002). A linha negra interrompi<strong>da</strong> corresponde<br />

aos limites aproximados <strong>da</strong> Província Pegmatítica <strong>da</strong> Borborema<br />

o<br />

530’<br />

o<br />

600’<br />

o<br />

700’<br />

Aluviões<br />

Jan<strong>da</strong>íra Formation<br />

Brasiliano<br />

granitoids<br />

Formação Seridó<br />

Formação Equador<br />

Formação Jucurutu<br />

BRASIL<br />

LEGEND<br />

CENOZOIC<br />

Grupo Barreiras<br />

MESOZOIC<br />

Formação Açú<br />

NEO-PROTEROZOIC<br />

Serra São<br />

Maficas<br />

José granito<br />

NEO / MESOPROTEROZOIC<br />

Augen-Gnaisses<br />

& granitóides<br />

Cariris Velhos + Granitoides<br />

MESO- & PALEOPROTEROZOIC<br />

São Caetano Complex<br />

Sertânia Complex, Serra <strong>da</strong> Jabitacá<br />

ortogneisses & migmatites<br />

PALEO-PROTEROZOIC & ARCHEAN<br />

Gneissic-Migmatític Complex<br />

5) Mina Batalha Turmalina Paraíba (PT)<br />

4) Glorious prospecto novo de PT


3)<br />

2)<br />

Junco do<br />

Seridó<br />

C. Dos Dantas<br />

1)<br />

Equador<br />

o<br />

36 30’<br />

Pedra<br />

Lavra<strong>da</strong><br />

Picuí<br />

Picuí<br />

NovaPalmeira<br />

Pedra Lavra<strong>da</strong><br />

Cubati<br />

Baraunas<br />

o<br />

6 15’<br />

o<br />

7 00’<br />

Pegmatitos estu<strong>da</strong>dos<br />

(PT= com Turmalina Paraíba)<br />

1) Capoeira (PT), Boqueirão<br />

2) Quintos (PT)<br />

3) Carrascão (PT), Fazen<strong>da</strong><br />

Turmalina<br />

Granito Pegmatitico


RELAÇÕES DE CONTATO PEGMATITO / ROCHA ENCAIXANTE (QUARTZITO)<br />

(Alteração exomórfica ou segregação lateral / assimilação <strong>da</strong>s encaixantes?)<br />

As ban<strong>da</strong>s róseas do quartzito (Q) são<br />

GEOCHEMICAL APPROACH<br />

metamorfiza<strong>da</strong>s nos contatos com um pequeno<br />

dique de pegmatito (P): muscovita, mica rósea<br />

(flogopita) e turmalina (Mg-foitita) rósea do<br />

quartzito são instabilizados até a 30cm do<br />

contato e, portanto, não se formaram por<br />

alteração hidrotermal gera<strong>da</strong> pelo pegmatito,<br />

mas, ao contrário, os componentes dos<br />

minerais róseos (K, Mg e não Li) podem ter sido<br />

assimilados pelo pegmatito.<br />

Q<br />

P


ASSIMILAÇÃO PARCIAL DE ENCLAVES DE QUARTZITO PERTO DO CONTATO<br />

NA MINA DOS QUINTOS E GERAÇÃO DE DRAVITA EM PENTE<br />

Enclaves do<br />

quartzito no<br />

pegmatito dos<br />

Quintos são<br />

circun<strong>da</strong>dos por<br />

alinhamento de<br />

dravita em pente.<br />

Nas bor<strong>da</strong>s <strong>da</strong>s<br />

enclaves são<br />

preservados<br />

fantasmas <strong>da</strong> textu-<br />

ra do quartzito, mais<br />

esbranquiçados,<br />

devido à decompo-<br />

sição <strong>da</strong>s micas e<br />

máficos. O mesmo<br />

se observa ao longo<br />

de fraturas e juntas<br />

de estratificação.


VARIAÇÃO COMPOSICIONAL DE MINERAIS DO SUPERGRUPO DAS TURMALINAS<br />

NA PROVÍNCIA PEGMATÍTICA DA BORBOREMA, NE DO BRASIL<br />

DIAGRAMA CLASSIFICATÓRIO SEGUNDO O SÍTIO X : Ca / (Na+K) / vacância<br />

CR 24 PT core<br />

CR 24 green rind<br />

CR 22 sch-elb<br />

CR 25 border (dravite)<br />

CR 23 wall (schorl)<br />

BO 07 cob blue (Zn)<br />

BO 07 green rind<br />

BO 07 pink core<br />

BO 11 wall schorl<br />

CA 2 PT int zone<br />

CA 2 LB int zone<br />

CA 2 red core<br />

CA 2 green rind<br />

CA 2 border (dravite)<br />

CA 2 wall (schorl)<br />

QB 5 colorless core<br />

QB 5 PT rim<br />

QB 1 border dravite<br />

HB 33 Fz Turm (schorl)<br />

Quartzite (Magnesiofoitite,<br />

uvite, dravite)<br />

HB 47 granite (schorl, foitite)<br />

X3 biotite schist (dravite)<br />

Vacancy group<br />

(magnesiofoitite)<br />

(foitite)<br />

(Rossmanite)<br />

Calcic group<br />

(uvite)<br />

Dados de turmalina rósea a<br />

marron no quartzito Equador:<br />

três espécies em um mineral.<br />

(não é rubelita mas Mg-foitita a<br />

uvita)<br />

Alkali group<br />

Turmalina nos pegmatitos:<br />

As composições caem<br />

to<strong>da</strong>s no grupo de<br />

turmalinas alcalinas.<br />

Não se observa um<br />

trend definido de<br />

turmalinas menos<br />

evolui<strong>da</strong>s (dravitas de<br />

zona de bor<strong>da</strong>0 para as<br />

mais evoluí<strong>da</strong>s ( elbaíta<br />

em núcleos de<br />

pegmatitos mais<br />

fracionados).


VARIAÇÃO COMPOSICIONAL DE TURMALINAS DA<br />

PROVINCIA PEGMATITICA DA BORBOREMA, NE DO BRASIL<br />

NO DIAGRAMA SCHORL - DRAVITA – ELBAÍTA: Y ( Al + Li/Mg/Fe)<br />

Schorlite<br />

Y<br />

Elbaite<br />

Al + Li*<br />

)<br />

Dravite<br />

CR24 PT core<br />

CR24 green rind<br />

CR 22 sch-elb<br />

CR25 border dravite<br />

CR 23 wall schorl<br />

BO07 cob blue (Zn)<br />

BO07 green rind<br />

BO07 pink core<br />

BO 11 wall schorl<br />

CA2 PT int zone<br />

CA2 LB int zone<br />

CA2 pink core<br />

CA2 green rind<br />

CA2 border dravite<br />

CA2 wall schorl<br />

QB5 colorless core<br />

QB5 PT rim<br />

QB1 border dravite<br />

HB33 Fz Turm schorl<br />

Quartzite magnesiofoitite<br />

HB47 granite schorl<br />

X3 biotite schist dravite<br />

As turmalinas dos pegmatitos formam nítido trend linear ligeiramente descontínuo desde dravita<br />

ricas em Fe (<strong>da</strong>s zonas de bor<strong>da</strong>) a schorlita (zona de parede) infletindo para composição de<br />

elbaíta ferrosa e <strong>da</strong>í para o vértice <strong>da</strong> elbaíta sem Fe e Mg (dos núcleos de quartzo ou corpos de<br />

substituição): o aparente aumento de Li* (calculado) nos campos <strong>da</strong> dravita e schorlita é, na<br />

reali<strong>da</strong>de, superestimado e corresponde a acréscimo de vacância e Al em Y ou do componente<br />

olenita { YAlWOY (Mg,Fe) W Y<br />

Y<br />

Fe<br />

Mg<br />

(OH) -1}, como confirmado por análises de Li via SIMS, e que implica na<br />

possivel presença de vacâncias em Y ( até 0.27 apfu segundo Ertl et al. 2006).


A l a p fu<br />

Y<br />

1.8<br />

1.6<br />

1.4<br />

1.2<br />

1.0<br />

0.8<br />

0.6<br />

0.4<br />

0.2<br />

Y Al / Y (Al+Fe+Mg+Mn +Ti) e Y Al/ X apfu em turmalina <strong>da</strong> PPB<br />

0.0<br />

1.3 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5 2.7 2.9<br />

Y<br />

(Al+Fe+Mg+Mn+Ti) apfu<br />

Os valores de Y Al apfu obtidos via cálculo estequiométrico a partir de EMPA (excesso além de<br />

6.0 apfu no sítio Z) cresce continuamente até 1.8 apfu alocados no site Y. Este valor excede<br />

em 0.3 apfu o que pode ser compensado com Y Li. O decréscimo do total em outros<br />

Y Al apfu<br />

componentes em Y (sem Li) de 2.9 a 2.5 apfu é correlacionado pois com o acréscimo de Y Al<br />

de 0.0 a 0.8 pela entra<strong>da</strong> de olenita e foitita e também de vacância em Y, e não pela entra<strong>da</strong> de<br />

elbaita. O “gap” entre 2.5 and 2.1 no total de Y se deve pois à Y vacancy, não representa<strong>da</strong> no<br />

diagrama. Só a partir de Y Al 0.8 até 1.8 apfu ele é compensado com a entra<strong>da</strong> acopla<strong>da</strong> de Li.<br />

1.8<br />

1.6<br />

1.4<br />

1.2<br />

1.0<br />

0.8<br />

0.6<br />

0.4<br />

0.2<br />

0.0<br />

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6<br />

X-site vacancy<br />

CR 24 pt<br />

CR 24gb<br />

Cr 22<br />

BO-007a<br />

BO07gr<br />

BO07pk<br />

CA2 PT<br />

CA2 LB<br />

CA2 Pink<br />

CA2 green<br />

QB05LB<br />

QB PT<br />

Sch-Drv


Correlação Li 2O (SIMS) versus Li calc apfu (EMPA)<br />

Os teores de Li* obtidos por<br />

cálculo estequiométrico {diferença<br />

Y 3 – Y (Fe,Mg,Mn,Ti,Al)} a partir dos<br />

<strong>da</strong>dos de EMPA, até um total de<br />

0,4 apfu correspondem a valores<br />

próximos do limite de detecção<br />

( 0.8) mostram uma boa<br />

correlação positiva, indicando boa<br />

eficiência para ambos métodos<br />

analíticos.


B 2O 3 % peso SIMS versus B 2O 3 % pesoEMPA (calculated) plot<br />

B O wt.% SIMS<br />

2 3<br />

11.4<br />

11.0<br />

10.6<br />

10.2<br />

9.8<br />

9.4<br />

9.0<br />

10.4 10.8 11.2 11.6<br />

B O wt.% calc EMPA<br />

2 3<br />

A boa correlação B 2O 3<br />

SIMS versus B 2O 3<br />

EMPA calc indica a<br />

eficiência de ambos os<br />

métodos analíticos.


HISTOGRAMA DE DADOS DE d11B‰ EM TURMALINAS DA<br />

PROVÍNCIA PEGMATÍTICA DA BORBOREMA, NE - BRASIL<br />

HB47 = granito pegmatítico<br />

PEGMATITOS<br />

BO = Boqueirão<br />

CA = Capoeira 2<br />

QB = Quintos<br />

HB33 = Faz. Turmalina<br />

CR = Carrascão<br />

No histograma os <strong>da</strong>dos são organizados segundo o pegmatito hospedeiro. 80% (53 de 65 <strong>da</strong>dos)<br />

dos valores de d 11 B‰ de todos os pegmatitos e três de um granito pegmatitico se concentram entre<br />

- 9 e -17 d 11 B‰. Este tipo de granito é, pois, confirmado comoprovável fonte dos pegmatitos e é<br />

similar aos de pegmatitos tipo LCT-REL derivados de granitos tipo S de outras locali<strong>da</strong>des no<br />

mundo. A diferença entre pegmatitos mais (CA, QB, CR) e menos evoluídos (HB33, BO) é<br />

insignificante. Da distribuição normal destes 80% dos <strong>da</strong>dos distinguem se alguns <strong>da</strong>dos<br />

isotópicamente mais pesados.


HISTOGRAMA DE DADOS DE d11B‰. EM TURMALINAS DA PROVÍNCIA<br />

PEGMATÍTICA DA BORBOREMA, NE - BRASIL<br />

Os símbolos<br />

gráficos são os<br />

mesmos do<br />

histograma anterior.<br />

Os símbolos para a<br />

elbaíta são<br />

coloridos conforme<br />

a cor <strong>da</strong> mesma no<br />

ponto (zona de<br />

crescimento no<br />

caso de cristais<br />

zonados) analisado.<br />

Os símbolos para a<br />

schorlia e dravita (+<br />

olenite component)<br />

foram mantidos em<br />

p & b.<br />

Histograma dos <strong>da</strong>dos agora organizados de acordo com as espécies (elbaítas colori<strong>da</strong>s ou <strong>da</strong> série<br />

dravita-schorlita em p & b). Tanto elbaíta como dravita-schorlita apresentam uma concentração de<br />

valores de d 11 B‰ entre -9 and -17, com um máximo proeminente entre -13 and -15 ‰) identicos ao<br />

histograma anterior. Valores exóticos são observados tanto para a elbaita cmo para dravita-schorlita.<br />

Os <strong>da</strong>dos <strong>da</strong> Turmalina Paraíba (azul forte) não se distinguem <strong>da</strong> população normal, e por isso podem<br />

ser interpretados como magmáticas, como as demais.


DADOS DE d11B‰. versus COMPOSIÇÃO QUIMICA ( Y Al APFU) EM<br />

TURMALINAS DA PROVÍNCIA PEGMATÍTICA DA BORBOREMA, NE - BRASIL<br />

δ B<br />

11<br />

2.0<br />

0.0<br />

-2.0<br />

-4.0<br />

-6.0<br />

-8.0<br />

-10.0<br />

-12.0<br />

-14.0<br />

-16.0<br />

-18.0<br />

-20.0<br />

-22.0<br />

Fig. 2<br />

schorl<br />

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8<br />

YAl<br />

apfu<br />

elbaite<br />

CR 21 dravite/wall<br />

CR 25 dravite<br />

CR 22 schorl - elbaite/0IZ<br />

HB 3304 schorl/border<br />

HB 3310 schorl/wall<br />

CA2-08 dravite/wall<br />

CA2-02-1 elbaite/IIZ<br />

CA2-02-2 elbaite/IIZ<br />

CA2-02 PT elbaite/IIZ<br />

QB 01 dravite/border<br />

BO-07-1 elbaite/vug<br />

BO-07-2 elbaite/vug<br />

BO-11 schorl - elbaite/wall<br />

HB 47 pegmatitic granite<br />

Distribuição dos <strong>da</strong>dos de d 11 B‰ versus composição química ( Y Al) em átomos por fórmula<br />

unitária (apfu). O Al no sítio Y em turmalina, é usado por ser um dos melhores indicadores de<br />

fracionamento para os magmas pegmatíticos. Nota-se uma ausência de correlação clara para<br />

d 11 B‰ / Y Al. Os <strong>da</strong>dos de schorlita-dravita apresentam média ligeiramente mais pesa<strong>da</strong> que<br />

os de elbaíta mais evoluí<strong>da</strong>, porém com diferença estatisticamente insignificante. Variações<br />

dos núcleos de cristais zonados para as bor<strong>da</strong>s, mostram-se erráticas isotópicamente ora<br />

mais pesa<strong>da</strong>s ora mais leves: supõe-se pois, que as variações nos <strong>da</strong>dos excepcionais de<br />

d 11 B‰ (com uma possível exceção representados por <strong>da</strong>dos de bor<strong>da</strong>s de cristais zonados)<br />

são controlados principalmente por fatores distintos e indepententes do fracionamento<br />

magmático normal em sistema fechado.<br />

Os retângulos<br />

cinzentos incluem a<br />

média (linha cheia) e<br />

população normal +/- 2<br />

sd dos dois subgrupos<br />

de turmalinas: schorl -<br />

dravite à esquer<strong>da</strong> e<br />

elbaitain à direita e<br />

incluem os 80% do<br />

total <strong>da</strong> população de<br />

<strong>da</strong>dos.<br />

Os <strong>da</strong>dos excepcionais<br />

de elbaíta (outliers)<br />

são, na sua maioria<br />

mais leves isotópicamente.<br />

Já as exceções de<br />

schorlita-dravita sõ<br />

normalmente mais<br />

pesa<strong>da</strong>s.<br />

As linhas com setas,<br />

conectam <strong>da</strong>os de<br />

zonas de crescimento<br />

de cristais dos centros<br />

para a bor<strong>da</strong>.


Relação d 11 B versus Y Li, W F, Y Fe/(Fe+Mg) apfu e B 2O 3 % peso.<br />

Como na relação<br />

com Al, a variação<br />

de d 11 B com Y Li, F,<br />

Y Fe/Fe+Mg apfu e<br />

B 2O 3 %peso na<br />

população normal<br />

também não<br />

apresenta trends<br />

bem definidos.<br />

Apenas se incluídos<br />

os valores extremos<br />

de d 11 B uma ligeira<br />

tendência de<br />

enriquecimento do<br />

isótopo mais leve se<br />

insinua na evolução<br />

<strong>da</strong> dravite-schorl à<br />

elbaita.


Composição isotópica de turmalinas em pegmatitos e granitos associados na<br />

PPB comparados com outras províncias no mundo e outras fontes de B<br />

BORBOREMA<br />

Meteorites<br />

Este trabalho<br />

5A 5B<br />

1A<br />

Chondr<br />

2A<br />

Continental evaporite 2C<br />

1C<br />

Crust 2E,14<br />

Metasedimentst 3B<br />

6<br />

5C<br />

2H<br />

9<br />

x x<br />

4B<br />

4C<br />

4D<br />

9 9<br />

5D<br />

x<br />

7<br />

X<br />

11<br />

10<br />

1B<br />

Metapelites<br />

Marine evaporites 2D<br />

3A,1D<br />

-50 -40 -30 -20 -10 0 +10 +20 +30 +40<br />

4E<br />

8<br />

10<br />

2F<br />

2G<br />

2J<br />

2K<br />

12C 12B 12A<br />

3C 3D<br />

14<br />

4A<br />

3E<br />

13B 13A<br />

LEGEND<br />

2B sea<br />

water<br />

selected B-reservoirs<br />

pegmatite indiscriminated<br />

pegmatite core<br />

Intermediate zone<br />

border zone<br />

hydrothermal<br />

zoned crystal core to rim<br />

x pegmatite related granite<br />

Compilado de Marshall & Ludwig (2006) e<br />

complementado. Dados de:<br />

1) Swihart & Moore (1993) A=meteoritos,<br />

B=MORB, OIB, C=vulcano-exhalativas, C=<br />

evaporitos continentais; D=metapelitos &<br />

evaporitos marinhos; 2) Chaussidon &<br />

Albarede (1992) A=Chondritos; B=água do<br />

mar; C & D= evaporitos marinhos & não<br />

marinhos, E=crosta continental; 3) Jiang &<br />

Palmer (1998) A= metapelitos, B=metassedimentos;<br />

4) este trabalho M+/- D:<br />

b=granitos pegmatiticos, c= Turmalina<br />

Paraíba d= zona de bor<strong>da</strong> ao núcleo, e=<br />

crystais zonados centro→bor<strong>da</strong>; 5) Shabaga<br />

et al. (2009) Turmalina Paraíba A= Brasil,<br />

B= Nigeria C=Mozambique; 6)Slack et al.<br />

(1993) Broken Hill, Australia; 7) Mikova et al.<br />

(2010) pegmatitos Mol<strong>da</strong>nubicum: República<br />

Tcheca 8) Mathews et al. (2003) Naxos,<br />

Grécia; 9) Trumbull & Chaussidon (1999)<br />

Sinceni, Swaziland; 10) Trumbull et al.<br />

(2008) Namibia; 11) Tonarini et al (1998)<br />

Elba, Italia; 12) Leeman & Tonarini, (2001)<br />

Elbaitas, de Ma<strong>da</strong>gascar,Brasil,<br />

Moçambique; 13) Pezzotta et al. (2010)<br />

Moçambique;14) Marschall & Ludwig (2006)<br />

média crustal; O retangulo cinza compreende a<br />

variação de turmalinas magmaticas segundo<br />

Marshal & Ludwig (2006)<br />

5D) Ludwig et al. (2011) Reanálise <strong>da</strong>s<br />

amostras de Shabaga et al. (2009)


Modelo p fracienamento rayleigh fluido / turmalina (calibragem a 600 C°)<br />

Segundo Marschall et al. (2009) Contrib Miner Petr (vol 158)


MODELOS POSSÍVEIS DE FRACIONAMENTO DE ISÓTOPOS DE B PARA PEGMATITOS<br />

=(- 13) fusão<br />

flúido = - 8<br />

turmalina = -10<br />

A aprox 550° C fusão = -13<br />

muscovita = -22


CONCLUSÕES MAIS IMPORTANTES<br />

1) Razões isotópicas de 11/10 B de turmalinas em cinco pegmatitos <strong>da</strong> PPB variam<br />

entre -21 and +2 ‰ d 11 B, mas<br />

2) 53 de 65 <strong>da</strong>dos (cerca de 80%) apresentam distribuição unimo<strong>da</strong>l com valores<br />

entre -9 and -17‰, similar a <strong>da</strong>dos de d 11 B obtidos mundialmente em turmalinas<br />

magmáticas de numerosos granitos do tipo S e pegmatitos relacionados.<br />

3) Turmalina de um granito pegmatítico – tipo G4 - na PPB mostra valores de - 13.0<br />

a -15.1 ‰ d 11 B, o que permite a suposição de que este tipo de granito é a<br />

provável fonte dos pegmatitos mineralizados <strong>da</strong> PPB.<br />

4) Os <strong>da</strong>dos de “Turmalina Paraíba ” do pegmatito Capoeira 2 <strong>da</strong> Mineração Serra<br />

Branca ( -13 a -17 ‰ d 11 B) também indicam origem magmática.<br />

5) Estes valores contrastam fortemente com <strong>da</strong>dos obtidos por Shabaga et al. (2009)<br />

para Turmalina Paraíba <strong>da</strong> Mina de Batalha no extremo WSW <strong>da</strong> PPB (-32.9 to -<br />

42.4‰ d 11 B), por isto considera<strong>da</strong> pelos autores como hydrothermal.<br />

6) As mesmas amostras usa<strong>da</strong>s por Shabaga foram re-analisa<strong>da</strong>s por Ludwig et al.<br />

(2011) e confirmaram valores entre -10 e -15 ‰ d 11 B também para estas amostras<br />

de Batalha, corroborando uma origem magmática.


DISCUSSÃO E CONCLUSÕES REFERENTES ÀS VARIAÇÕES ERRÁTICAS (20%<br />

RESTANTES DOS DADOS)<br />

1) Razões isotópicas de 11/10 B de turmalinas em cinco pegmatitos <strong>da</strong> PPB variam entre -21 and +2 ‰ d 11 B.<br />

7) 80% dos valores estão entre -9 e -17 ‰ d 11 B com proeminente máximo com 24 valores, (40% dos <strong>da</strong>dos) entre -13<br />

and -15‰<br />

8) Mesmo a variação entre -9 to -17‰ d 11 B desta parte principal bem mais ampla que a variação observa<strong>da</strong> por Tonarini<br />

et al. (1998), em um pegmatito de Elba, na itália (-9 a - 10 ‰).<br />

9) O intervalo observado para a população principal é incompatível com a de pegmatitos cujos granitos fonte foram<br />

formados a partir de sequências com importante contribuição evaporítica, seja marinha (valores ≧ ) ou continental<br />

(valores « -20), ou que assimilaram B de eventuais evaporitos encaixantes.<br />

10) Não obstante a ampla variação de d 11 B, não foi possível correlacioná-la nem com variações na composição química<br />

<strong>da</strong> turmalina nem com o gráu de fracionamento <strong>da</strong>s zonas de corpos de pegmatitos individualmente ou entre<br />

diferentes tipos.<br />

11) A variação de d 11 B em cristais zonados, do núcleo à bor<strong>da</strong>, tambem pode ser ampla, mas também é errática pois com<br />

casos em que o núcleo é isotópicamente mais leve e outros com trend oposto.<br />

12) A variação significativa porém errática de d 11 B com a cristallzação do núcleo para a bor<strong>da</strong> tanto em cristais zonados<br />

como em diferentes partes dos pegmatitos, provavelmente resulta <strong>da</strong> convergência de vários processos interferindo<br />

local- e momentaneamente com intensi<strong>da</strong>de variável, sobrepondo-se e interferindo no fracionamento que<br />

acompanha a cristalização normal a partir de uma fusão magmática com o decréscimo de temperatura .<br />

13) Estes processos podem incluir a assimilation momentânea e localiza<strong>da</strong> <strong>da</strong>s rochas encaixantes ou influxo de fluidos<br />

externos ou, ain<strong>da</strong>, contribuição variável de diferentes fontes internas pela coexistencia de frações de fusão<br />

imiscíveis e fases volateis do próprio sistema pegmatítico, e que poderiam contribuir simultaneamente com<br />

diferentes composições isotópicas durante a cristalização <strong>da</strong> turmalina.


Obrigado<br />

pela atenção e paciência


15 cm


11/10B in Tourmaline from pegmatites apud Chaussidon & Albarede 1992<br />

2F = Tanco pegmatite;<br />

2G = pegmatite dike Canadá;<br />

2H = pegmatite pockets in granite China;<br />

2J = Pegmatite Nigeria<br />

2K = Pegmatite Central Massif France;<br />

11/10 B in Tourmaline apud Jang & Palmer 1998<br />

3C pegmatites in Pb-Zn deposits, Liaoning, China<br />

3D pegmatite, Cana<strong>da</strong>;<br />

3E pegmatites in metassediments with borate deposits; Liaoning, China


olenita<br />

Fórmula geral do supergrupo <strong>da</strong>s turmalinas<br />

X (Na,Ca, ,K) Y (Mg,Fe,Al,Li,Mn,Ti...)3 Z( Al)6 T (Si)6 O 18 (BO 3) 3 V [(OH),O])3 W [(OH),F]<br />

Y Al3 V O3 Y (Mg)-3 V (OH)-3<br />

Espécie Formula básica:<br />

Dravita X Na Y Mg3 Z Al6 T Si6O 18 (BO 3) 3 V [(OH)3 W [(OH)]<br />

Mecanismos de substitução p. formação <strong>da</strong>s outras espécies<br />

Schorlita ( Y Fe) 3( Y Mg) -3<br />

Elbaita<br />

Y (Al+Li)1.5 ( Y Mg) -3<br />

Foitita ( X Y Al) ( X Na Y Mg) -1<br />

Magnesiofoitita ( X Y Al)( X Na Y Fe) -1<br />

Rossmanita ( X Y Al,Li)( X Na Y Mg) -1<br />

Liddicoatita<br />

X Ca Y (Li2, Al) X Na -1 Y Mg-3<br />

Uvita ( X Ca z Mg) ( T Al, X Na) -1<br />

Feruvita ( X Ca z Mg) Y Fe 3 ( T Al, X Na) -1 Y Mg-3<br />

Olenita<br />

Buergerita<br />

Y Al3 V O3 Y (Mg)-3 V (OH)-3<br />

Y( Fe +3 )3 V O3 Y (Mg)-3 V (OH)-3<br />

Etc. até 27 outras espécies possíveis (eg W F W [(OH)] -1; Y Mn, Cr......


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• Apart from temperature and potentially also pressure (Palmer et al., 1992), B-<br />

isotope partitioning between two phases depends on a change in the boron<br />

coordination number, whereby trigonal sites favor 11 B and tetrahedral sites<br />

favor 10 B (Palmer and Swihart, 1996). Therefore, knowing the coordination<br />

number for boron in melt, fluid and tourmaline gives a relative sense of the<br />

isotopic fractionation.<br />

• The magnitude of fractionation and its dependence on temperature must be<br />

determined by experimental or empirical studies.<br />

• Trigonal B(OH) 3 complexes dominate in hydrothermal fluids sufficiently acidic<br />

for tourmaline stability, even at high T and P (Palmer and Swihart, 1996;<br />

Schmidt et al., 2005).<br />

CORTAR ESTE SLIDE<br />

• Boron in tourmaline is also in trigonal coordination with oxygen, but the fluid-<br />

tourmaline fractionation factor is still significant (see below).<br />

• Muscovite and clay minerals contain tetrahedral-coordinated boron, and the<br />

fluid-mica fractionation factor is much larger than fluild-tourmaline at the same<br />

temperature (Palmer and Swihart, 1996; Wunder et al., 2005).<br />

• fractionation between tourmaline and melt at 500°C would be about 5 ‰ based<br />

on “ab initio” modelling by Kowalski et al. (2012, sub.). This is about half the<br />

size of the effect predicted by Hervig et al. (2002).

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