Desenvolvimento da cor por radiação gama em quartzo incolor : geodos associados à riodacitos da região de Progresso e Nova Bréscia (Rio Grande do Sul - Brasil)

Abstract

O quartzo incolor pode desenvolver diversas cores ao ser exposto à radiação gama. Uma dessas cores é o verde acinzentado desenvolvido em cristais de quartzo incolor hospedados em geodos alojados em rochas vulcânicas do Grupo Serra Geral. A geração desta cor está associada ao conteúdo de água presente na estrutura cristalina do quartzo, sendo ativada sob radiação gama. A mineralização está relacionada a um sistema hidrotermal, que aporta água, e deste modo gera a condição cristaloquímica para o desenvolvimento da cor verde. Nesta pesquisa, foram coletadas amostras de cristais de quartzo incolor, que preenchem geodos, alojados em riodacitos do Grupo Serra Geral, especificamente nas regiões de Nova Bréscia e Progresso, no Rio Grande do Sul. O objetivo é investigar a potencialidade de mudança de incolor para verde. As amostras foram analisadas na região do infravermelho, seguida da aplicação do método do Fator de Ametista (fa) e análise termogravimétrica (TGA). Todas as amostras apresentaram um pico de absorção em 3585 cm-1 e uma ampla banda que variou entre 3445-3428 cm-1. Absorções nestes comprimentos de onda indicam que as amostras desenvolverão a cor verde ou violeta. Após a exposição à dose de 900 kGy todos os cristais modificaram a cor. Algumas amostras desenvolveram zonação de cor ao longo do cristal: (1) do incolor ao verde acinzentado e (2) do verde acinzentado ao levemente violáceo. Amostras de Nova Bréscia (grupo NB1) desenvolveram zonação de cor variando do esverdeado para o incolor, seguido de ametista, que ocorre como um cristal fantasma na porção apical, e novamente incolor. Amostras do grupo NB3 desenvolveram coloração verde acinzentada mais uniforme, com apenas uma das amostras com zonação pervasiva entre o cinza e o esverdeado. Nas amostras de Progresso (do grupo PRa-II) houve zonação de cor entre incolor/levemente acinzentado e cinza esverdeado; para outros grupos de amostras (grupos PRa-IA; PRb) a cor cinza esverdeada ficou mais uniforme, apresentando pouco contraste com leve zonação entre o verde e acinzentado. Portanto, as amostras de quartzo incolor da região de Progresso e Nova Bréscia são passíveis de mudança de cor sob radiação gama, desenvolvendo principalmente o verde acinzentado e, subordinadamente, violeta. Com o resultado da irradiação, constatou-se que a composição do fluido mineralizante variou durante o processo de cristalização do quartzo, dada a zonação de cor descrita para a maioria dos cristais. As análises de TGA indicam alto conteúdo de água em amostras que permaneceram incolores/levemente acinzentadas após a irradiação. Com isto, sugere-se que o excesso de água estrutural possa inibir o desenvolvimento da cor verde através da radiação gama em cristais de quartzo incolor.

Colorless quartz can develop several colors when submitted to gamma radiation. One of these colors is grayish green, developed in geode-hosted colorless quartz crystals in volcanic rocks of the Serra Geral Group. Development of this color is associated to the water content present in the quartz crystalline structure, being activated through gamma radiation. Mineralization is related to a hydrothermal system, which supplies water, and thus generates the crystallochemic conditions for the development of green color. In this research, colorless quartz crystal samples hosted in geodes from rhyodacites of the Serra Geral Group were collected, specifically from the Nova Bréscia and Progresso regions, in Rio Grande do Sul. The objective is to investigate the color change to green. Samples were analyzed in the infrared region, followed by applying of the Amethyst Factor (fa) and thermogravimetric analysis (TGA). All samples presented and absorption peak at 3585 cm-1 and a broad band varying between 3445-3428 cm-1. Absorption in these wavelengths indicates the samples will develop green or violet color. After exposition to the dose of 900 kGy all crystals changed color. Some samples developed zonation along the crystal: (1) from colorless to slightly greenish and (2) from grayish green to slightly purplish. Samples from Nova Bréscia (NB1 group) developed color zonation varying from greenish to colorless, followed by amethyst, which occurs as a ghost crystal in the apical portion, and again colorless. Samples of the NB3 group developed a more uniform grayish green color, having just one of the samples developed pervasive zonation from gray to greenish. The Progresso samples (group PRa-II) displayed color zonation from colorless/slightly grayish to grayish green; to other sample groups (PRa-IA; PRb) grayish green color became more uniform, presenting weak contrast with slight zonation from green to grayish. Therefore, colorless quartz samples of the Progresso and Nova Bréscia regions present a potential for development of color under gamma radiation, especially grayish green and, subordinately, purple. From the irradiation results, it was found that the composition of the mineralizing fluid varied during quartz crystallization process, as demonstrated by the color zonation described for most crystals. TGA analyses indicate high water content in samples which remained colorless/slightly grayish after irradiation. Thus, it is suggested that the excess of structural water might inhibit the development of green color through gamma radiation in colorless quartz crystals.