On the Chalcopyrite inclusions in Sphalerite

Resumo

Uma das finalidades do presente trabalho foi medir as porcentagens de inclusões de calcopirita em cristais de esfalerita, que formam concrescimento de ocorrência relativamente frequente nas jazidas hidrotermais. Parece existir uma relação entre porcentagens de inclusões e intensidade hidrotermal dos depósitos, como também entre porcentagens de inclusões e variedades de esfalerita. Depósitos de baixa temperatura mostram porcentagens de 1-2%, enquanto aqueles de alta temperatura apresentam 5-6%. As inclusões de calcopirita geralmente ocorrem: a) nos pianos de clivagem (110) da esfalerita; b) nas superfícies de contato dos gemi nados de esfalerita; c) nos contornos dos cristais de esfalerita; e d) nas fraturas subsequentes da esfalerita. Experiências de corrosão das secções polidas com ácidos (etching) revelaram a textura dos agregados de esfalerita. As mesmas experiências tiveram pequeno efeito sobre a calcopirita. Água régia e ácido nítrico se mostraram como os melhores e mais satisfatórios reagentes. As investigações por meio de raios X foram levadas a efeito principalmente pelo método de rotação. As roentgeno-fotografias revelaram a orientação das inclusões de calcopirita em relação à estrutura reticular interna da esfalerita. Nas amostras estudadas a direção [100] da esfalerita parece ser paralela à direção [130] da calcopirita. Foram observadas inclusões de cristais dendríticos de esfalerita em alguns espécimes de calcopirita. O fenômeno da exsolução parece ser a explicação mais provável para as inclusões de calcopirita. As diversas evidências que serão indicadas abaixo comprovam este fato. Na introdução deste trabalho foi mencionada a controvérsia que existe entre Autores e estudiosos do assunto, sobre o problema das inclusões de calcopirita em esfalerita, isto é, se elas constituem o resultado de um processo de exsolução ou de substituição. Os dados obtidos para a elaboração do trabalho, sugerem a possibilidade da existência dos dois processos. Entretanto, a maioria das inclusões e grânulos de calcopirita situados no contorno de cristais de esfalerita parecem ser produtos de exsolução, enquanto a calcopirita “exterior” provavelmente se originou por substituição. Na grande maioria dos casos estudados a exsolução constitui o processo dominante. São enumeradas a seguir várias provas que falam em favor do fenômeno da exsolução: a. Texturas muito semelhantes observadas em ligas metálicas e conhecidas como produtos de exsolução. Exemplo comum é a exsolução de cementita de ferro metaálico, afim de formar pearlita. b. Semelhança de estrutura cristalina dos dois minerais: a esfalerita é monométrica com a() = 5,41 A e a calcopirita é tetragonal. Entretanto, esta pode ser considerada monométrica, em termos de substituição, pois as constantes de sua cela unitária são muito semelhantes às da esfalerita. As constantes reticulares da calcopirita são segundo Pauling e Brockway a() = 5,24 A e c0/ 2 = 5,15 A. Pequena diferença entre os diâmetros atômicos dos elementos metálicos considerados: cobre, ferro e zinco. Estes elementos se substituem reciprocamente, o que é evidenciado pela ocorrência de diversas variedades de esfalerita. Também, análises espectrográficas de esfalerita, provam que este mineral pode conter átomos de ferro e cobre em forma de solução sólida. Análises químicas revelam até 26% de Fe em algumas variedades de esfalerita. d. Pequena porcentagem de inclusões na esfalerita. As porcentagens nunca excedem 13%, mesmo nos depósitos de alta temperatura. e. Variabilidade das porcentagens de inclusões de calcopirita de acordo com a intensidade dos depósitos hidrotermais e de acordo com a variedade de esfalerita. f. Variabilidade do tamanho das partículas de calcopirita incluí¬das, de acordo com a intensidade do depósito e de acordo com a localização das inclusões no cristal de esfalerita. g. Zoneamento das inclusões nos cristais de esfalerita. h. Variabilidade das porcentagens dentro de cada cristal de esfalerita, pois frequentemente é maior no centro do cristal. i. Nã o conexão das inclusões de calcopirita com as partes exteriores do cristal, o que favorece a hipótese de que elas provavelmente se originaram no interior do próprio cristal de esfalerita. j. Duas gerações de calcopirita. K. Arranjo ordenado das inclusões de calcopirita dentro da estrutura reticular da esfalerita, determinada com auxílio de raios X. 1. Inclusões dendríticas de esfalerita em calcopirita. m. Ausência de calcopirita em algumas variedades de esfalerita, principalmente nas variedades claras