Revisla Brasileira de Geociencias Volume 2, 1972 151

AS ROCHAS ULTRABASICAS DA SERRA DO ESPINHAC;:,O, MG

FRIEDRICH RENGER*

ABSTRACT An alpine-type "serpentine belt", situated in the transition zone between the mio­ and eugeosyncline of the Pre-cambrian Minas Series in the State of , Brazil, shows an extension of at least 300 km. From petrographic evidence, a four step evolution and alteration scheme can be deduced:

I) peridotite; 2) serpentinization; 3) chloritization and amphibolization; 4) talquification + carbonatization. Some of the ultrabasic bodies show a chromite mineralization with economic possibilities in part. Regional correlations may indicate a major extension of this "serpentine belt", specially to the north, accompanying the quartzites of the Minas Series.

INTRODUCAo A Serra do Espinhaco meridional estende-sc rumo norte desde 0 Qua­ drilatero Ferrifero Pv'' uns 300 km. E constituida cssencialmente de quartzitos com in ter­ calacoes de filitos e conglomerados intraformacionais da Seric Minas (Pflug, 1965; 1968; Pflug et al., 1969). Foram mencionadas varias ocorrencias de rochas ultrabasicas metamorfoseadas, entretanto, nenhuma das referencias contem urn estudo mais pormenorizado da situacao geologica e petrografica (Moraes, 1937; O. Barbosa, 194-9; 1954-; Costa, 1952; Alves, 1952; Belczkij e Onimaraes, 1959). Essas occrrencias ramlsem nao foram mencionadas numa recente compilacao das rochas ultrabasicas do Brasil (Scorza, 1968). An-aves de urn levantamento sistematico da Serra do Espinhaco meridional, na escala 1 : 100 000, foram encontrados inumeros affotamentos de rochas ultrabasicas, localizados imediatamente a 1este da regiao montanhosa da serra (Rengel', 1970a; Gorlt, no prelo ; Kehrer, no prelo). Tais rochas formam uma faixa estreita de mais ou menos 10 a 15 km de largura, acompanhando a direcao dos quartzitos e filitos da facies miogeossindina1 e os micaxistos e gnaisses da facies eugeossindina1, podendo SCI' seguida desde , ao sul da Serra Negra, passando pOl' Santo Antonio do Itambe, , , perto de Conceicao do Mato Dentro, Morro do Pilar, ate . Assim, ela alcanca uma cxtcnsao de mais de 150 km (FiR. 1). Os ultrabasitos formam macicos irregulares sob forma de stocks de tamanho variavcl, desde algumas ccntenas de metros ate aproximadamente 10 km de cxtensao. Muiras vezes mostram uma xistosidade bastante acentuada, especialmente nas partes externas, enquanto que as partes internas, em muitos cases, apresentam-se macicas. A xistosidade coincide com a das rochas encaixanres, formadas pOl' filitos, rnica-xistos e gneisses da Serie Minas. Elas contern inu meras intercalacces de xistos verdes au anfibolitos com espessuras variaveis entre poueos dccimetros e 5 a 10 m. Dentro dos quartzitos nao foram encontradas rochas ultrabaaicas (veja a Fig. 2). As condicces dos afloramcntos na rcgiao nao permitem. infelizmente, estudos por­ menorizados dos contatos ; isso e dcvido a meteoriaacao bastante profunda, que atinge "Institute Eschwege, Diamantina MG - Convenio Brasil-Alemanha. 152 Revista Bmsileira de Geoouncias Volume 2, 1972

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Serie saO Francisco .. .. m F6cies Bambui ...... 6 ...... : ]AA ! F6cias Macaubas x: ,. '" If .. l' b II Serie Minas ~ ¥ Ii Ii !( ... II It D Quartzito, filito I' Ii ~ Itobirito

4 'I> ~ [U] enctsse. xisto h' I-I Melo -ultrabasito Ii b 190 cr Cromito Ii A' !( H Serie Pre-Minas + Ii !( Rio das Velhas II Ii Ii Ii (am porta cristalino indiviso) Ii b [Z;2;J Gnuis se. xtsto Ii Ii ~ Ii !( It 1l.!I II -, !If' b Ii \ ,'- ij ij ,\ - \' ij .. !I A' 50km !I II ij !I !I !I !I .!I'" 20 0

Mapa geologico da Serra do Espinhoco meridional mostrando a cistribuicdo das rochas ultrubcsicos

compitodc segundo: OORR(1969), EBERLE (no prelol, GORLT (no pr-etol, KEHRER (no pr etcl. PFLUG (1965, 1967), PFLUG at 01.(1969). RENGER (1970) SCHOLL (no prelol.

Figura I - Mapa geologico da Serra do Espinhaco meridional c do Quadrilatero Fcnffcro, MG, mostrando a distribuicao das rochas ultrabasicas Reoista Bmsileira de Geocisncias Volume 2, 1972 153

II /I II II II II

H

GD Aluvloo ~ Xisto verde

~ Metobasolto III Metaultrabasito: -c0 I"~'~" Rocha clorftica •0 ..... :.: QlJortzlto 1 •0 D "'6 c uocrteuc !JED""," Clorltaxlsto E i F~?:~··1 mtcccec .. 0 • 0• Tremolitaxisto E 1f7'".. /'/-.''I FHito, xisto c 0iiLJ V>'" i 0 01 ; '. Esteotlto :>: Itobirlto 1 1m 't;• ~ Cromitito IEl Gnelsse '.Vl '" 3km

Figura 2 - Mapa geologico da regiao de Serro, MG 154 Reoista Brasileira de GeodeTIc/as Volume 2, 1972

tanto as rochas cncaixantes como os ultrabasitos, produzindo um espesso manto de solo vennclho. A cornposicao das rochas ultrabasicas apresenta-se bastante variavcl, scndo que pre­ dominam minerais secundarios, a saber: clorita, antigorita, tremolita, talco, magnesita e, as vezes, antofilita. Entretanto a pcdra-sabao e a rocha mais tipica dessa associacao. No caso das rochas em discussao, consideramos mais conveniente manter 0 termo "ultrabasito", que significa uma classificacao qulmica, enquanto que 0 termo "ultrama­ flro" exige uma determinada composicao mineralogica relacionada ao indice de coloracao. Devido as alrcracoes metam6rficas, essa ultima muda consideravelmcntc, enquanto que a composicao qufmica sc conserva mais ou menos constante.

Petrografia As cloritas apresentam-se nas laminas delgadas em palhetas finissimas de aproximadamente 0,01 mm ate com cerca de 0,1 mm. Mostram urn pleocroismo, variando desde quasc incolor ao verde-clare ou verdc-azulado, 0 sinal optico pode ser tanto positivo como negativo. As cores de interferencia variam igualmente entre normal e anormal, mostrando urn marron-cscuro e um intenso azul. Revelou a difratornetria de raios X tratar-sc de cloritas com celulas unitarias de 14 A, i.e., predominantcmcnte clo­ ri.tas ferro-magnesianas da seric pcninita - clinocloro - grochauita. Sao esparsas as ocorrencias de serpentine ou serpentinite, respectivamentc. Restos de serpentinite mostram muitas vezes as texturas reticulares, tipicas da serpenrinizacao de olivina ou piroxenio, mesmo quando a serpentina ja sc apresenta alterada em clorita (Fig. 3).

Figura 3 ~ Texrura reticular como remanescente da serpentinizacao. A tcxtura e formada pOl' uma poeira fina de minerais opacos [magnetita P], sendo substitufda a scrpcntina pcla clorita (el). A clorita, Pv" sua vez , cnconu-a-sc em substituicao pelo talco (tc). Proccdcucia: a ccrca de Hkm E de Dom Joaquim, esu-ada para Conccicao de Mato Dcntro

An-aves de transicocs, a clarita passa a aniiqoriia, quasc sempre Ierrifera, apresentando um ligeiro pleocroismo. Porern e muito dificil separar as dois minerais somente com 0 auxilio do microscopic e scm analises qulmicas. Crisolita nunca foi obscrvada. Entre as anfibolios cncontr'am-sc, predominantemcntc, os do grupo u-cmolira-acti­ nolita, formando cristais equidimensionais de, aproximadamence, 0,25 mm ou aciculares de ate 1 mm. as maiorcs mostram, as vezcs, cstruturas poiquiloblasticas com inclusoes Reuista Bmsileira de Geocisncias Volume 2, 1972 155

do mesmo mineraL A coloracao varia entre incolor e 0 verde-claro, predominando 0 com­ ponente tremolitico. Alem desses, as rochas ultrabasicas contern urn ortoanfibolio que forma cristais de ate 2 mm aproximadamcnrc, em geral acieulares, nao mostrando pleoeroismo. as eristais podem ser orientados segundo a xistosidade ou eortam a mesma num angulo variavel. Esses ultimos rnostram geralmente urn alto grau de idiomorfismo. Trata-se de antofilita, urn mineral tipieo de roehas ultrabasicas metamorfoseadas. A antofilita e restrita as ocor­ rencias no extremo NE da faixa, nos arredores de Rio Vermelho c Coluna (Gerlt, no prelo}. Talco, de granulacac fina, muitas vczcs acompanha a clarita sob forma de escamas de igual tamanho, as vezes interealado em eamadas de 0, I ate ± 1 mm. Em camadas mais espessas, a talco pode SCI' bern recristalizado. As vezes e intercrescido, substituindo a clorita. Uma outra forma de apresentacao do talco sao palhetas maiores de I a 2 mm cortando a xisrosidade scm qualquer oricntacao preferencial. Ocorrern tambern veios de talco puro, desde poucos milirnetros ate varies ccntirnctros, igualmente scm uma orien­ racac. Nesscs vcios, cncontram-se cristais singulares de talco de ate ± 10 em, de coloracao verde-claro esbranquicada.

Carbonate (; urn constituinte muito com.urn, cspccialmente em rochas mais ricas em talco, formando, associado a estc, 0 esteatito tipico, vulgo pedra-sabao. as cristais formam romboedros mais ou menos idiomorficos de tamanho muito variavel, desde graos finissimos ate com mais de I em. Nas amostras mais meteorizadas encontram-se normalrnentc so as cavidades rornboedricas, muitas vezes preenchidas com hidroxidos de ferro. as eristais sans podem mostrar uma textura poiquilitica devido a inclusocs de silicatos, via de regra, clorita. Quase nunca 0 carbonato apresenta uma gcminacao de pressao. Au-aves da difra­ tometria de raios X em varias amostras, 0 carbonato foi deterrninado como sendo mag­ nesita. Muito raramente sao cncontrados minerais primaries. Porto de Santo Antonio do Itambe ocorrc urn piroxenito rclativamente inalterado. l~ composto de onopiroxinio {ensta­ tita-bronzita) e clinopircxenio (dialagioi') em grnos de ate ± 3 mm. Particularmente, 0 ortopiroxduio rnosttu utna extil1\~ao ondula utc C, Frcqucutcmcmc. lima cxsolucao de lamelas flnas de diopsldio. () clinopiroxenio nao mostra plcocroismo. 'Tanto 0 clino- como o ortopiroxenio encontram-se englobados numa matriz de mincrais secundarios, devido a uma uralitizacao. Reeentemente, Kehrer (no prelo) descreveu rochas ultrabasicas quase inalteradas ao sul de como sendo cornpostas de olinina, ortopiroxinio (enstatita-bron­ zita) e clinopiroxenio. Alem disso, elas apresentam urn espinelio verde, provavelmcnte her­ cynita, que pode atingir ate 10% em volume. Pode ser classificada essa ocorrencia como pertencente a familia dos peridotites. Arocha acima forma uma eamada com cerca de 30 m, sendo intercalada mais au mcnos concordantemente em biotita-guaisses dccompostos. No seu contato inferior, aflora uma camada de biotitito de 3 a 5 m de espessura. Esta e composta de palhetas corn cerca de 5 mm, de coloracao marron, as vezcs esverdeada. () biotititc tambem dcve pertencer ao cla dos ultrabasitos.

Metamorfismo Quanto ao grau de metamorfismo das rochas ultrabasicas, existe plena coniormidade com 0 das rochas encaixantes. A rnaioria das occrrencias esta localizada na zona da facies de xisto verde medio, cuja associacao tlpica e:

clorita + talco + tremolita + carbonate ± antigorita ± epidote. 156 Reuista Brasileim de Geociencias Volume 2, 1972

LCllCOXl~Jli(), q uartzo C opucos encontram-se como mincrais acessorios. I': notavel a ausencia de feldspato. Q metamorfismo das rochas encaixantes e reprcsentado pclas scguintes parageneses: quartzo + albita + moscovita + clorita + micrcclinio-pertita e quartzo + albita + moscovita + biotita + epidoto + microclinio-perrita.

Com 0 metamorfismo crescendo rumo a lestc, os ultrabasitos apresentam a associacao: clorita + talco + antofili ta + rremoluu + carbonate, e as encaixantes sao caracrerizadas pclos seguintes mincrais : quartzo + andesina-oligoclasio + moscovita + biotita + almandina + estaurolira + + cianita.

Petrogenese A formacao c a substiruicao dos respccrivos minerais deixam concluir o esquema evolucionario da pctrogencsc das rochas uhrabasicas que aprcsentamos a seguir.

l." fase Deu-se uma intrusao de peridotites e piroxcnitos durante urn evento magmarico no geossinclinal Minas. Foi acompanhada de extrusocs sinsedimentares de material de basico a acido, que foi conservado como xisto verde e anfibolito, filito hemautico e metariolitos (Renger, 19700.; 1970b). Segundo 0 esquema de Stille, pode ser clas­ sificado como magmatismo inicial. A maior concentracao de magmatitos encontra-se na zona de transicao entre as facies mio- e eugeossinclinal, onde os magmas intru­ diram ao longo de falhas de tcnsno. Trata-sc cit uma ocorrencia do tipo alpine "1"1,,\\('1". !'HiO; Wyllie. 1968).

2.a fase Houve uma scrpenrinizacac relativarnente logo apes ou mesmo junto a intrusao, porem antes do paroxismo tectonico do geossinclinal. Essa fase tambern e conservada apenas em remanescentes, normalmente de tamanho microsc6pico. It bern possivel que a serpentinizacao tenha sido causada por um autometamorfismo junto ao des­ locamento dos corpos de ultrabasitos para a sua posicao atual.

3.a fase

as ultrabasitos serpcntinizados, sofrendc 0 metamorfismo regional da orogencse Minas, foram alterados mais uma vez, sendo as principais reacoes uma cloritiaacao e anfibolitizacao, conforme 0 grau de metamorfismo que atingiu a respectiva regiao. Foram neoformadas clorita, tremolita-actinolita, autofilita, etc. A formacao de clo­ rita exige uma adicao de aluminio, Isso poderia ser explicado atraves de duas hipcteses:

1) 0 aluminio foi liberado em consequencia ria alteracao de feldspatos de rochas gabroides, acompanhando as intrusoes dos uln-abasitos. Ouu-os indicios para cssa ' hipotese nao foram encontrados;

2) 0 aluminio foi adicionado por urn metassomatismo. As rochas encaixantes sao ricas em alurninio, como pode ser visto na ocorrencia de cianita, estaurolita e mos­ covita. Essa qucstao nao pode scr respondida ainda, exigindo pcsquisa mais pormenorizada, incluindo urn estudo da composicao qutmica. Reuista Brasdeim de Geocitncias Volume 2, 1972 157

4,a fase o ultimo evento reconhecivel na petrogenese dos ultrabasitos e uma talquificacao e carbonatizacao. Trata-se de urn evento pos-tectonico. 0 processo e dcvido a urn metassomatismo que trouxe 0 CO2 e lixiviou 0 ferro das cloritas e provavelmente outros elementos rnetalicos. Essa fase ocorreu possivelmente junto a formacao dos pegmatitos na zona leste adjacente, fornecendo as solucces metassomaticas.

Mineralizac;:Ao Varies macicos das rochas ultrabasicas aprescntam uma mineralizacao. Dos minerais primaries de interesse economico encontra-se somente a cromita. Sao con he­ cidas occrrencias nas vizinhancas de Santo Antonio do Itambe, Serro, e Dom Joaquim. Alves (1952) refere-sc aocorrencia de cromo na regiao de Morro do Pilar c, segundo Dorr e Barbosa (1963), cromita e encontrada a SO de Itabira (vcja Fig. 1). A ocorrencia de Serro ja foi estudada pelo DNPM (Alves, 1966; 1967). o cromitito encorrtra-se normalmente cncaixado em ta1co-clorita-xistos e forma corpos mais ou menos irregulares que possucm uma espessura variavcl entre, aproxima­ damente, 1 c 10 m, pOl' vezes orientados segundo a xistosidade da rocha encaixante (Fig. 4).

5m

Figura 4 - Corpos de cromitito intercalados em talco-clorita-xisto ; a ccrca de 8 km S de Serra, MO (veja tambem a Fig. 2)

Os graos de cromita sao nortnahnenre pcqucnos com urn diametro aproximado de 0) a 0,5 mm, muitos aprescntando-se subidiomorficos, pOl' vczcs mostrando f('116~ menos de uma corrosao magmatica. Com frcqueucia, des sao fortcmentc Iragmentados pOl' uma cataclase (veja a Fig. 5), A cromita emuito rica em ferro, especialmente nas bordas e ao longo de fissuras, devido a urn enriquecimento de ferro durante 0 metamorfismo. 0 teor de Cr2 0 3 normalmentc nao atinge 40 %' A disrribuicao dos afloramentos de cromitito dcixa espcrar um maior numr-ro de ocorreucias a sci-ern cnconn-adas au-aves de uma pcsquisa sistematica. Outra rnineraliaacao muito comum em ulrrabasitos e 0 niguel, 0 que tainbcm ja fbi assinalado na regiao (Oliveira, 1966; 1967). Os melhores enriquecimentos sao os sul­ fetos da diferenciacao magrnatica ou as mincrais sccundarios da scrpcntinizacao. Sulfctos primaries nao ocorrem na regiao. o principal mineral silicatico do niquel e a garnierita, pertencendo a serpentina. Porem, como ja fbi mencionado, os scrpentinitos estao conservados somente em reliquias, sendo alterados quase completamente para roches clorfticas ou csrcatitos pelos processos das fases 3 c 4, bastante desfavoraveis para urn cnriquccimento econ6mico. Outro metal associado as rochas ultrabasicas e a platina, ha muito tempo conhecida na regiao (Hussak, 1906). It encontrada somente em concrecocs aluvionares e havia sido explorada em pequena cscala. 0 modo d

Figura 5 - Crcmita (claro), inrcnsamente cataclasada, numa matriz de clorita cromifcra [kammerc­ rita). Procedeucia.: a cerca de 500 m N de Serre, MG (vcja tambem a Fig. 2)

Entre as rnineralizacocs, devemos citar ainda 0 diamantc, a riqucaa mais famosa da Serra do Espinhaco. Elc e encontrado cspccialmeurc nos conglomerados intraformacionais da Serie Minas, os quais foram depositados mais ou menos conccmporancos ao paroxismo magrnatico. Porem isso deve scr puro acaso, pois se encontra como rocha matriz dos diamantes, quase que exclusivamente, 0 kimberlito sob forma de chamine. As chamines, entretanto, sao tipicas para as areas estabilizadas e ancrogenicas. Os ultrabasitos da Serra do Espinhaco pertencem ao chamado tipo alpiuo, i.e., orogenico.

Correlacao regional Na continuacao da faixa uhrabasica da Serra do Espinhaco encontram-se ultrabasitos no Quadrilatero Fcrrifero (DOlT, 1969) mostrando as mesmas caractcrtsticas - tamanho, petrografia e a posicao junto aos quartzites e itabiritos. Muitas vezes, encontram-se intercalados ou asscciados com xistos verdes. A maioria dcles e con­ siderada como pcrtencentc ao Grupo cia Serle Rio das Velhas. Nos arredores de do Campo, as xistos verdes ocupam uma extensa area e formam as rochas encaixanres dos ultrabasitos, sendo que Guild (1960) ja discutiu a sua posicao estratigra­ fica e considerou-os como pertencentes a Serle Minas. Com as novas evidencias do mag­ rnatismo geossinclinal da Serle Minas (Rengel', 1970a; 1970b), as rochas ultrabasicas bern como as xistos verdes associados devem ser considerados como pertencentes a parte basal da Seric Minas.

A c-scassez de ulu-abasitos entre Morro do Pilar c ltabira deve ler sido causada pOI' urn an ticlinorio cia Scr-ic Pre-Minas ou Serle Rio das Velhas (DOlT, 1969). Provavclmcn«­ a faixa ultrabasica passe a leste, contornando esse anticlin6rio (Fig. 1).

A continuacao da faixa para 0 norte e desconhecida pOl' falta de mapeamentos numa escala adequada. Somentc a ccrca de 700 km distantc, na Serra de Jacobina, Bahia, e.>.1\le uma outra provincia ultrabasica. Essas ocorrencias, contendo tambern cromita em vartos locais, pOl' cxcmplo, Campo Formoso, Saude c Santa Luz, tern uma posicao geologica quasc identica em relacao aos quartzites que pod em ser corrclacionados com a Seric Minas (Pflug el al., 1969). 158 Reuista Brasiieira de Geoci€lIcias Volume 2, 1972

Figura 5 - Cromita (claro), intensamente cataclasada, numa matriz de clorita crornifcra [kammcre­ rita). Proccdencia : a cerca de SOD m N de Serro, MG (vc]a tambem a Fig. 2)

Entre as mineralizacoes, devcmos cirar ainda 0 diamante, a riqueza mais famosa da Serra do Espinhaco. Elc e cncontrado cspecialmcnte nos conglomerados intraformacionais da Serie Minas, os quais foram deposirados mais ou menos contcmporancos ao paroxismc magrnatico. Porern isso deve scr puro acaso, pois sc encontra como rocha matriz dos diamantes, quasc que exclusivament.e, 0 kimberlito sob forma de chamine. As chamincs, cntretanto, sao tipicas para as areas estabilizadas e anorogenicas. Os ultrabasitos da Serra do Espinhaco pertencem ao chamado tipo aipino, z.e., orogcnico.

Correlacao regional Na conunuacao da faixa ultrabasica da Serra do Espinhaco encontram-sc ultrabasitos no Quadrilatero Ferrifero (Dorr, 1969) rnosu-ando as mesmas caracteristicas - tamanho, petrografia e a posicao junto aos quartzites e itabiritos. Muitas vezes, encontram-se intercalados au associados com xistos verdes. A maioria deles e con­ sidcrada como pertenccntc ao Grupo Nova Lima da Seric Rio das Velhas. Nos arrcdores de Congonhas do Campo, as xistos verdes ocupam uma extensa area e formam as rochas cncaixantcs dos ultrabasitos, sendo que Guild (1960) ja discutiu a sua posicao esu-atigra­ fica e considerou-os como pertencentes a Serie Minas. Com as novas evidencias do mag­ matismo geossinclinal da Serio Minas (Rengel', 1970a; 1970b), as rochas ultrabasicas bern como as xistos verdes associados devem ser considerados como pertencentes a parte basal da Serie Minas.

:\ cscasscz de ultrabasiros entre Morro do Pilar c Itabira dcvc tel' sido cnusadn per urn anticlinorio da Serio Pre-Minas ou Serle Rio das Velhas (DOlT, 19(9). Provavclmcntc a faixa ultrabasica passe a leste, contornando esse anticlin6rio (Fig. I).

A continuacao da faixa para 0 norte e desconhecida pOl' falta de mapeamcntos numa esc-ala adcquada. Somente a cerca de 700 km distante, na Serra de Jacobina, Bahia, C'>'1stC uma outra provincia ultrabasica.

Essas ocorrencias, con tendo tambcrn cromita em vanos locais, pOl' cxcmplo, Campo Formoso, Sande c Santa Luz, rem uma posicao geologica quase identica em relacao aos quartairos que pod em SCI' correlacionados com a Serie Minas (Pflug et nl., 1969). Reuista Bmsiieira de Geacunciae Volume 2, 1972 159

Assim, essa faixa ultrabasica pode SCI' seguida em quase toda a extcnsao na margem oriental do erato Sanfranciseano desde 0 Quadrilarero Ferrifero ate a Bahia, sempre loca­ lizada na zona de transicao entre os quar-tzites do miogeossinclinal e os gnaisses do eugeos­ sinclinal.

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