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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);
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
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