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Estudo de perfis de meteorização do granito de Terras de Bouro

(Minho) na envolvente de uma nascente sulfúrea.

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ssuurrrroouunnddiinngg ssuullpphhuurr sspprriinngg.. M.F.Lima e M.A.Sequeira Braga Departamento de Ciências da Terra, CIG-R, Universidade do Minho, Campus de Gualtar, 4710-057 BRAGA mflima@bragatel.pt e masbraga@dct.uminho.pt

SUMÁRIO Foram estudados três perfis de meteorização do granito de Terras de Bouro (NW Portugal), relacionados com uma nascente sulfúrea. Clorite, ilite, interestratificados C-E e I-E, esmectite, caulinite, gibsite, lepidocrocite, goethite, calcite e pirite são os minerais secundários de alteração do granito. A caracterização destes minerais, a sua origem e evolução em ambiente hidromineral são os objectivos deste trabalho. Palavras-chave: nascente sulfúrea, meteorização, minerais argilosos, hidróxidos de Fe e Al, pirite, calcite.

SUMMARY Three weathering profiles of the Terras de Bouro (NW Portugal) granite, related to a sulphur spring, were studied. Chlorite, illite, C-S and I-S mixed-layers, smectite, kaolinite, gibbsite, lepidocrocite, goethite, calcite and pyrite are the secondary minerals of granite alteration. The characterization of these minerals, its origin and evolution, in a hydromineral occurrence, are the main aims of this work. Key-words: sulphur spring, weathering, clay minerals, Fe-Al hydroxides, pyrite, calcite.

Introdução A mineralogia e a geoquímica das alterações do granito de Terras de Bouro, associadas a uma ocorrência sulfúrea, bem como a sua relação com o quimismo das águas subterrâneas locais, foram estudadas anteriormente [1]. A área de estudo, envolvente à ocorrência hidromineral, situa-se na região de Terras de Bouro, onde predominam os granitos porfiróides de grão grosseiro, essencialmente biotíticos, sin a tardi - F3, cortados por abundantes filões de rocha básica e, com menor expressão, filões de quartzo e filões pegmatíticos. A fácies de meteorização afasta-se do padrão regional conhecido nos granitos do NW de Portugal por apresentar, em afloramento, uma forte argilização [1]. A arenização no NW de Portugal caracteriza-se por baixos teores (7%, em média) da

fracção <2 μm e pelo tipo de meteorização ser esquelética [2]. Segundo [1], o local da ocorrência hidromineral é definido por um corredor de cisalhamento NNW-SSE tardi-varisco, responsável pela génese de uma estrutura distensiva em échelon direita, cuja reactivação gerou um sistema Riedel (N8º/50ºE). Na caixa de falha do local da emergência sulfúrea ocorrem argilas e calcite como preenchimentos das principais fracturas. A nascente sulfúrea localiza-se na bacia hidrográfica do Ribeiro da Devesa, na margem esquerda deste afluente do Rio Homem. A recarga daquele hidrossistema deverá ocorrer a partir da precipitação em áreas situadas a cotas acima da nascente e a circulação subterrânea ocorre, principalmente, através da rede de fracturação e no granito arenizado, admitindo que estes sistemas

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hidrogeológicos são de carácter essencialmente local, como sugere [3]. Estudaram-se três perfis de meteorização por difracção de raios X (DRX), na rocha total e na fracção <2 μm, e por microscopia óptica e electrónica de varrimento (MEV) com espectrómetro dispersivo de energia (EDE). Neste trabalho pretende-se caracterizar os minerais secundários de alteração do granito de Terras de Bouro e discutir a sua origem e evolução associadas a uma emergência sulfúrea. Perfis de meteorização Os perfis estudados (Fig.1) localizam-se na zona da emergência mineral, num pequeno talude com cerca de 2.5 m de altura, a uma cota de 133 m. O granito meteorizado e/ou argilizado constitui o horizonte C de um antrossolo cumúlico dístrico.

Fig.1: Representação esquemática dos perfis na zona da nascente. 1-granito argilizado; 2-filão básico argilizado; 3-bolsada de granito argilizado; 4-veios de ferruginização; 5-granito meteorizado a argilizado; 6-veios de argila e calcite; 7-granito cataclasado; • 160-amostragem. Perfis 1 e 2 As características macroscópicas das fácies de meteorização dos perfis 1 e 2 manifestam-se por bolsadas decimétricas de coloração cinzento-azulada (5B 6/2). Estas bolsadas de granito argilizado são contornadas por veios de ferruginização com estrutura ondulante e de cor alaranjada (10YR 6/6). Assiste-se a mudanças de cor e de textura da matriz do granito ao longo dos perfis e, em particular, nas proximidades de um filão básico, também argilizado, que contacta com a fácies argílica do granito a muro e com o granito alterado e cataclasado a tecto (Fig.1). Os teores de minerais de argila (estimados por DRX) são de 24% e de 29% (em média), nos perfis 1 e 2, respectivamente.

O estudo por DRX da fracção <2 μm destes perfis permitiu a identificação dos seguintes minerais secundários: clorite, ilite, interestratificados irregulares clorite-esmectite, ilite-esmectite, esmectite, caulinite, gibsite, lepidocrocite e goethite. Perfil 3 O perfil 3, localizado junto à emergência hidromineral, foi definido horizontalmente, de modo a intersectar as estruturas venulares subverticais, preenchidas por minerais de argila e calcite, que ocorrem no corredor de cisalhamento NNW-SSE. É ao longo daquelas estruturas (designadas, neste trabalho, por veios de argila e calcite) que emerge a água sulfúrea. A Oeste dos veios de argila e calcite o granito encontra-se meteorizado e fortemente cataclasado, enquanto que a Este apresenta-se desde levemente meteorizado a argilizado, particularmente no contacto com aqueles veios. A matriz do granito meteorizado caracteriza-se por uma textura granular grosseira de cor cinzento-azulada. A composição mineralógica obtida por DRX na rocha total é caracterizada pela presença de quartzo, microclina, biotite, minerais de argila, gibsite, calcite e pirite. O teor de minerais de argila e de gibsite é de 9%, em média, nas amostras mais afastadas dos veios de argila e calcite, enquanto que próximo daqueles veios o teor em minerais de argila aumenta para 40%. Na fracção <2 μm identificaram-se os seguintes minerais: ilite, abundante caulinite e gibsite, rara esmectite e interestratificados clorite-esmectite e vestígios de clorite. Minerais secundários: origem e evolução O granito de Terras de Bouro é afectado por processos de metassomatismo alcalino que se manifesta pela albitização dos feldspatos e, principalmente, pela sua moscovitização, além da cloritização da biotite. A alteração propilítica e filítica, representada por epídoto + clorite e moscovite II + rútilo, são os tipos de alteração hidrotermal que afectam o granito. Além disso, a alteração argílica também se manifesta na zona da nascente, através da presença de ilite, interestratificados ilite-esmectite ± esmectite + caulinite ± clorite. A meteorização é o mecanismo de alteração dominante nos três perfis estudados, sendo responsável pela presença de gibsite, goethite, lepidocrocite e caulinite. A meteorização sobrepõe-se claramente à alteração hidrotermal. As soluções diluídas (água de precipitação) desestabilizam, por exemplo, a clorite e o interestratificado clorite-esmectite por lixiviação do Mg e do Fe2+ e oxidação do Fe2+, que fica na estrutura. A perda dos iões

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ferromagnesianos, acompanhada do ligeiro aumento relativo de Al, contribui para a formação de caulinite e de hidróxidos de ferro. Na Fig.2 observam-se alguns aspectos relacionados com a alteração da clorite, que ocorre nos veios de ferruginização do granito argilizado, e a sua relação com o plasma envolvente, rico em caulinite.

Fig.2: Microfotografia por MEV-EDE mostrando o estado de meteorização e deformação da clorite (amostra 161-Fig.1). FK-microclina; 17 a 20 - pontos de análise química projectados na Fig.3. A projecção da composição química de biotites, biotites cloritizadas e clorites, no diagrama M+- 3R2- 2R3, mostra a evolução das biotites e clorites da rocha mãe (amostra G4.B) no sentido da cloritização e caulinização, respectivamente (Fig.3).

20

60 40

80

60

20

80

40

20406080

M+

2R3 3R2

Biotite (G4.B)

Clorite (165)

Biotite (165) Clorite (G4.B)

Clorite (161-A)

caulin ização

cloritização

Fig.3: Projecção da composição química de biotites, biotites cloritizadas e clorites, no diagrama M+- 3R2- 2R3 [4], em que M+ = 2Ca2+ + Na+ + K+; 3R2 = (Fe2+ + Mg2+ + Mn2+)/2; 2R3 = (Al3+ + Fe3+ + Ti4+ - M+)/3. O padrão de DRX da caulinite, a presença de Fe na sua composição química e a sua associação com hidróxidos de ferro, explicam a origem meteórica daquele mineral 1:1. A lepidocrocite, como normalmente é metaestável, transforma-se em goethite. A presença de

lepidocrocite, assim como a sua distribuição espacial associada aos veios de ferruginização, que cortam o granito argilizado (perfis 1 e 2), podem ser explicadas por um curto transporte, provavelmente pelo fluido mineral, do Fe2+ resultante da meteorização da biotite e da clorite, ou até da ilmenite. O transporte deste ferro termina com a precipitação de hidróxidos de ferro. A disposição irregular dos veios de ferruginização parece sugerir flutuações do nível freático associadas à emergência sulfúrea. A presença significativa de gibsite no perfil 3 mostra que a drenagem é intensa, não favorecendo, por isso, a formação de lepidocrocite neste perfil. A relação morfológica entre a biotite e a pirite, observada por microscopia óptica e MEV-EDE (Fig.4), e a localização da pirite, apenas no perfil 3 e nos veios de argila e calcite, podem explicar a ocorrência pontual da pirite e a sua relação genética com a alteração biotite. Na Fig.5 apresenta-se o espectro químico da biotite (ponto de análise 1). O espectro mostrado na Fig.6 (ponto de análise 2) representa uma etapa de alteração da biotite, com perda total de K e Ti e diminuição considerável de Mg e Fe.

Fig.4: Aspectos petrográficos da associação pirite + biotite (amostra 166 - Fig.1) observados por MEV. B-biotite; P-pirite; A-argila; 1 e 2-pontos de análise.

100 μm

Clorite

Plasma

B A

50 μm

P

1

2

P

B

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Fig.5: Espectro químico da biotite (ponto de análise 1 - Fig.4) obtido por MEV- EDE.

Fig.6: Espectro químico obtido por MEV- EDE no ponto de análise 2 - Fig.4).

É nos microssítios de alteração da biotite (Fig.4) que ocorre a pirite. As análises obtidas por MEV-EDE, nas zonas esfoliadas da biotite, confirmaram a existência de um material com uma composição rica em Al, Si e Fe, correspondente a um cristaliplasma caulinítico, contaminado por enxofre (Fig.6). A percolação do fluido mineral portador de enxofre, transportado na forma reduzida (H2S e HS-

), terá sido facilitada pela rede múltipla de microfracturas que caracterizam a zona de cisalhamento associada à nascente sulfúrea. A estrutura lamelar da biotite terá favorecido a difusão lenta do enxofre que reagiu com o Fe2+ exsolvido das camadas octaédricas da biotite precipitando, assim, a pirite. Conclusões Os dados mineralógicos e geoquímicos mostraram uma intensa alteração dos minerais primários da

rocha mãe (granito de Terras de Bouro), responsável pelo elevado teor de minerais de argila. Este padrão de alteração afasta-se da meteorização regional, devido ao seu elevado teor em argila (27%, em média) e ao tipo de meteorização ser, localmente, plásmica. Os minerais secundários, característicos deste ambiente hidromineral, são: clorite, ilite, interestratificados C-E e I-E, esmectite, caulinite, gibsite, lepidocrocite, goethite, calcite e pirite. As colorações observadas nos perfis são atribuídas ao transporte do ferro resultante da meteorização, principalmente, das biotites e clorites. Nas zonas de cor cinzento-azulada o ferro foi total ou parcialmente removido dos minerais primários e secundários, enquanto que nas zonas de cor alaranjada (veios de ferruginização) o ferro, no estado oxidado, encontra-se sob a forma de lepidocrocite e de goethite. Além disso, algum ferro está retido na estrutura dos minerais de argila (esmectites e caulinites). O baixo teor de gibsite ou mesmo a sua ausência no perfil 2, aliado à presença de minerais indicadores de baixa relação água-rocha, como o interestratificado clorite-esmectite, sugerem que no granito argilizado a lixiviação não foi significativa. Pelo contrário, no perfil 3, junto à emergência mineral, no granito meteorizado e cataclasado, encaixante dos veios de argila e calcite, principalmente no contacto com estas estruturas, a lixiviação causada pela infiltração das águas pluviais é intensa. Este facto justifica os elevados teores de gibsite na fracção <2 μm deste perfil 3. A complexidade das estruturas relacionadas com um corredor de cisalhamento NNW-SSE, e a presença de um filão básico, que possivelmente constitui uma barreira hidrogeológica naquele local, parecem justificar a alteração argílica pervasiva, a baixas temperaturas, associada à ascensão do fluido mineral, a água sulfúrea. Referências bibliográficas [1] Lima, M.F. (2004) As alterações do granito de Terras de Bouro associadas a uma nascente sulfúrea. Tese de Mestrado, Universidade do Minho, Braga, 158 pp. [2] Sequeira Braga, M.A., Paquet, H. & Begonha, A. (2002) Weathering of granites in a temperate climate (NW Portugal): granitic saprolites and arenization. Catena, 49, pp. 41-56. [3] Lima, A.S. (2001) Hidrogeologia de terrenos graníticos. Tese de Doutoramento, Universidade do Minho, Braga, 451 pp. [4] Velde, B. (1985) Clay Minerals: A Physical-Chemical Explanation of their Occurrence. Developments in Sedimentology, 40, Elsevier, 427 pp.