Caracterização de opala do Rio Grande do Sul por MET, MEV E DRX.

Abstract

A opala do Estado do Rio Grande do Sul está associada a processos hidrotermais que ocorrem nas rochas vulcânicas ácidas - dacitos e riodacitos – do Grupo Serra Geral (Bacia do Paraná), preenchendo fraturas e geodos, cimentando brechas ou presente em estruturas de fluxo. Embora o mineral ainda seja pouco conhecido no mercado de gemas brasileiro, as variedades de opala encontradas na região central do estado são promissoras para aplicações gemológicas. As principais variedades encontradas no Rio Grande do Sul são a opala vermelha, azul e branca, mas também ocorrem em outras cores. Esse mineral, considerado inicialmente como um mineralóide (substância amorfa), apresenta variação de opala-C (cristobalita) e opala-CT (cristobalita e tridimita). As técnicas utilizadas neste trabalho foram a difratometria de raios X em ângulo rasante (Grazing Incidence X-ray Diffraction, GIXRD), microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de raios X característicos (Energy Dispersive Spectrometry, EDS) e microscopia eletrônica de transmissão com difração de elétrons. A finalidade desta pesquisa foi a caracterização da textura de distiribuição das fases cristobalita e tridimita no microscópio eletrônico de transmissão (MET) em amostras selecionadas de opala do RS, necessitando, para isto, desenvolver a metodologia de preparação de amostras ultra-finas para a obtenção de imagens de campo claro e campo escuro e de padrões de difração de elétrons. Para análise dos elementos-traço foi utilizada o microscópio eletrônico de varredura (MEV com EDS), que permitiu localizar os elementos-traço (com exceção do alumínio) em minerais acessórios e não dispersos na matriz. Foram analisadas duas amostras de opala, uma branca e uma vermelha, provenientes do Salto do Jacuí, RS. No DRX foi possível identificar as fases cristalinas, mostrando que ambas são amostras de opala do tipo CT. No MEV com EDS foi possível verificar a presença de inúmeros elementos dispersos em inclusões monominerálicas e poliminerálicas, com tamanho entre 0,5 μm até 12 μm. Os resultados de MET evidenciaram a presença de feixes de cristalitos de tridimita, com algumas centenas de nanômetros de comprimento e 20 nanômetros de espessura, em feixes de fibras ou lamelar bem cristalizada, dispersos em uma matriz com cristalinidade mais baixa e padrões de difração com anéis contínuos ou descontínuos. A fase tridimita foi identificada em todos os padrões de difração de elétrons obtidos, enquanto que a presença de cristobalita só foi identificada pela presença de spots de baixa intensidade em alguns padrões. Esses dados vêm contribuir para uma melhor compreensão da formação hidrotermal da opala nas rochas vulcânicas da Bacia do Paraná.

The opal from the state of Rio Grande do Sul is associated with hydrothermal processes that occur in acidic volcanic rocks - dacites and rhyodacites - of Serra Geral Group (Paraná Basin), filling fractures and geodes, cementing gaps or present in flow structures. Although the mineral is still little known in the Brazilian gems market, varieties of opal found in the central region of the state are promising for gemological applications. The main varieties found in Rio Grande do Sul are red, blue and white, but other colors may also occur. This mineral, considered initially as a mineraloid (amorphous substance), occurs as opal-C type (cristobalite) and opal-CT (cristobalite and tridymite). The techniques used in this work were the grazing incidence X-ray diffraction (GIXRD), scanning electronic microscopy with characteristic X-rays spectroscopy (Energy Dispersive Spectrometry, EDS) and transmission electron microscopy with selected area electron diffraction (SAED). The purpose of this study was to characterize the texture of distribuition of cristobalite and tridymite phases in a Transmission Electron Microscope (TEM) in selected opal samples from the state, being necessary, therefore, to develop the methodology of preparation of ultra-thin samples to obtain bright field and dark field images and electron diffraction patterns. Scanning Electron Microscope (SEM with EDS), was used for analysis of trace elements, which allowed to locate trace elements (except aluminum) in accessory minerals and not dispersed in the matrix. Two opal samples were analyzed, one of white color and another one red, from the county “Salto do Jacuí”, RS, Brazil. Through XRD it was possible to identify the crystalline phases, showing that both were opal samples of CT type. In SEM with EDS, it was possible to verify the presence of numerous elements dispersed in monomineralic and polimineralic inclusions with sizes between 0.5 m and 12 m. The TEM results showed the presence of tridymite crystallites fiber bundles, a few hundred nanometers long and 20 nanometers in thickness, dispersed in a matrix with lower crystallinity and eletron diffraction patterns with continuous or discontinuous rings. The tridymite phase was identified in all diffraction patterns, while cristobalite was only identified by the presence of low intensity spots. These data contribute to a better understanding of the hydrothermal formation of opal in volcanic rocks from the Paraná Basin.