Este documento apresenta um resumo do estudo mineralógico de microssonda dos principais minerais satélites do diamante de Catoca, Angola. Foram realizadas 911 análises de minerais como granada, piroxena, anfíbola, flogopita, cromita e ilmenita para determinar suas composições químicas. Os resultados mostram que a maioria dos minerais são consistentes com origem em peridotitos do manto, indicando que o kimberlito é diamantífero.

1. Trabalho para a apresentação ao XIº Congresso da geoquímica
Título: Estudo Mineralógico em microssonda, dos principais minerais satélites do diamante
de Catoca
Autor: Manuel Watangua, MSc, docente do DEI de Geologia da F.C da UAN
Local: Luanda
Pais: Angola
Endereço: watangua@hotmail.com
I. Introdução
Nesta abordagem faremos referência as variações composicionais dos minerais. Para este
estudo foram escolhidos minerais principais que fazem parte de séries isomórficas. A
capacidade de um elemento determinado entrar numa rede cristalina (por exemplo, de uma
granada), é função, por um lado, da concentração deste elemento no meio onde o mineral
cristaliza; por outro, depende das variáveis intensivas do meio (em particular, pressão,
temperatura, fugacidade do oxigénio, etc.). Por conseguinte, o estudo da variação da
composição química dos xenocristais presentes no kimberlito para além de ser um importante
guia de prospecção do próprio kimberlito e constituir uma fonte de dados sobre o manto
amostrado por este kimberlito. Portanto, a análise de cada espécie mineral realizou-se a partir
de uma pré-selecção textural dos diferentes grãos de cada mineral, estabelecendo-se diversas
populações petrográficas.
Para este estudo efectuado no Departamento de Cristalografia e Geologia da Universidade de
Barcelona em Espanha,foram feitas 911 análises (qualitativas e quantitativas) dos principais
mineraissatélites do diamante por meio da microssonda, Difracção de Raio Xe pelo método de
Rietveld, culminandodeste modo, pela determinação das fórmulas estruturais destes minerais.
No total acima referido as análises efectuadas foram as seguintes: 66 Anfibolas, 42
Carbonatos, 11 Badelites, 45 Cromites, 390 ilmenites, 491 ilmenites,105 granadas, 52
Piroxenas 69 Magnetites, 10 zircão e 26 Flogopites.
II. Desenvolvimento
Apresentamos a seguir o estudo efectuado para cada mineral seleccionado como segue:

2. 1. Granadas
Foram analisadas 105 amostras de granada na sua maioria dotipo piropo, tendo sido
encontrados os seguintes elementos que se apresentam na sua fórmula estrutural
considerando-se três posições, que se descrevem X3Y2 (SiO4)3
Nessa fórmula Si é pouco substituído pelo Al. Na troca, nas posições X dispõe-se catiões
divalentes médios (Ca) ou mais pequenos (Mg, Fe2+, Mn), e a posição Y é ocupada por catiões
trivalentes pequenos (Al, Fe3+, Cr). Em alguns casos, para pressões muito altas podem ter
entrada Na em X e Si em Y.
Para o caso em estudo não foram detectadas quantidades consideráveis de Si, o que demonstra
que a granada foi formada em condições de pressão extremamente alta.
Figura1- Representação da composição das granadas de Catoca no diagrama de Sobolev
(1973), modificado.
Os cristais de granada não apresentam em nenhum caso zonação, e são homogéneos
internamente, o que sugere um largo período de permanência no manto em condições de
equilíbrio. A sua composição corresponde a dois grupos: a) Piropo e b) Granada cálcica.
Por outro lado, as granadas são consideradas como minerais indicadores do diamante em
kimberlítico. Assim estabeleceram-se classicamente diversos diagramas para representar as
diferentes características composicionais das granadas. Entre eles o de maior uso e êxito é o
de Sobolev (1973) e diversas variantes que se efectuaram sobre ele (Sobolev., 1977; Ramsay
e Tompkins., 1991).
A representação das análises de Catoca no diagrama de Sobolev et al. (1977) indica que a
maior parte das análises de granadas correspondem ao campo lherzolítico, não obstante uma

3. pequena fracção encontrar-se próximo do campo harzburgítico. Porém, uma pequena parte
das granadas correspondem ao campo eclogito. Estes dados assemelham-se com maior
frequência a piroxenas lherzolíticas (clinopiroxenas).
Fig. 2:Amaior concentração de cristais de granadas de Catocado tipo piropo verifica-se no
campo Lherzolítico (G9), revelando kimberlito diamantífero, segundo Garney.
3. Clinopiroxenas
Analisados 52 amostras de minerais em que na sua fórmula estrutural consideraram-se três
posições:XY(Si2O6).
Os grupos (Si2O6) formam cadeias paralelas no eixo C, ao passo que os catiões ocupam
posições de ligações, com coordenação 8 (X, catiões medianos como Ca, Na, Mn, Li, ou
pequenos Mg e Fe2+), e octaédrica 6 (Y, catiões pequenos como Mg, Fe2+, Al, Fe3+, Ti, Mn,
Zn, Ni, Cr, Sn, e V). Em alguns casos, para pressões muito altas pode registar-se entrada de K
na posição X, em quantidades muito elevadas.
As piroxenas dokimberlito de Catoca são essencialmente quadrilaterais na sua maioria. Mas,
de acordo com a figura 2, no diagrama é representada alguma populaçãomuito pequena de
piroxenas sódico-cálcicas. Portanto, são empregues dois diagramas para representar estas
análises.
As piroxenas cálcicas são representadas no diagrama quadrilátero, em termos das proporções
moleculares de wollastonite, enstatite e ortoferrosilite. Como pode ver-se na figura 4, a maior
parte das análise corresponde ao campo do diópsido, se bem que há um grande número de
análises que correspondem a augite. As composições destas clinopiroxenas são compatíveis
com as que apresentariam xenocristais de piroxenas de origem lherzolítica.

4. Figura.3- Representação da composição das piroxenas de Catoca no diagrama quadrilátero
das piroxenas (Morimoto et al., 1989).
As composições das piroxenas de Catoca estão representadas também no diagrama de
Ramsay e Tompkins (1991) para a discriminação dos ambientes geotectónicos da
proveniência. Como pode ver-se além das granadas eclogíticas, a maior parte das granadas
analisadas encontram-se dentro do campo dos peridotitos granatíferos.
As composições onfaciticas podem corresponder-se com xenocristais de origem eclogitica,
enquanto que as de augite aegirínica atribuem-se a uma possível afinidade carbonatítica. Este
último aspecto deve comprovar-se com uma maior quantidade de análise.
4. Anfíbolas
No total foram analisadas 66 amostras de Anfíbolas em que na fórmula estrutural consideram-
se quatro posições:A0-1X2Y5(Si8O22)(OH,F)2
Onde A são catiões muito grandes (K, Na, podendo estar vazio), X catiões médios em
coordenação 8 (normalmente Na, Ca, às vezes Fe, Mg, Mn), e Y catiões pequenos em
coordenação 6 (tipicamente Fe, Mg, Mn, Ti, Al, com quantidades menores de Ni, Cr, V, Zn,
Sn). Nessa fórmula o Si é substituído pelo Al, o qual gera um deficit de carga que se
compensa com a entrada de Al em Y ou de álcali em A. Em troca, nas posições X dispõem-se
catiões de valência média (Ca) ou mais pequeno (Mg, Fe2+, Mn), enquantoY é ocupada por
catiões trivalentes pequenos (Al, Fe3+, Cr). De todas estas substituições, a tschermakitica, de
substituição dupla SiAl = AlMg tem interesse petrogenético. Por outro lado, como rochas
encaixantes mais comuns as gnessicas ricas em anfíbolas.Daí seria importante aventar a

5. hipótese de uma origem primária para a anfíbola ou tratarem-se de Xenocristais da rocha
encaixante.
Figura. 4- Representação da composição das anfíbolas cálcicas de Catoca no diagrama de
Leake et al. (1997).
Como se pode observar nas tabelas produzidas para o efeito, todas as anfíbolas cálcicas de
Catoca têm em maior ou menor proporção Na e K, podendo-se diferenciar dos grupos, uns
com (Na + K) superior a 0,5, e outros inferiores. Da mesma maneira, pode observar-se que Ti
<0,5, quefazem parte de minerais da série kaersutite. Portanto, podemos representar a maior
asanfíbolas em dois diagramas distintos.
5. Micas-Flogopite
Para esta família de minerais foram analisadas 26 amostras cujafórmula estrutural das micas
trioctaédricas escreve-se da seguinte forma:AX3((Si,Al) O10)(OH, F)2
Nas posições X dispõem-se principalmente catiões de valência pequena (Mg, Fe2+, Fe3+, Mn,
Ni, Cr, Ti), enquantoa A está ocupada por catiões monovalentes grandes (K, Na, Ba, Sr). O
Mgfica predominante na posição X, e um aumento de Fe provoca a suatransformação ou
passagem para biotite.
As composições dos cristais de flogopite constituem um dado que pode ser importante na
distinção entre kimberlitos s.s. e orangeitos na classificação de Mitchell. (1995). Como pode

6. apreciar-se na figura abaixo onde a proporção de TiO2 nos cristais de flogopite de Catoca é
muito baixa, inferior a 2% em peso, o que provoca afastamento definitivo do campo dos
lampritos. Por outro lado, a proporção de Mg é elevada, o que é mais típico para kimberlitos
s.s. (kimberlitos do tipo I na classificação de kimberlitos mais geralmente aceite).
Figura.5- Representação das rochas mãe do diamante sendo os kimberlitos os que apresentam
maior conteúdo ou teores em composicional das flogopites no diagrama discriminativo de
micas de Mitchell (1986).
Em troca, a proporção de Al é inferior à que poderia estar presentenas micas kimberliticas.
As micas de Catoca são pobres em Ba, Cr e a sua proporção situa-se a nível de elementos
traço.
7. Cromite
Das 45 amostras analisadas, para a fórmula estrutural das espinelas consideram-se duas
posições, escrevendo-se da seguinte forma:XY2O4
Nas posições X dispõem-se catiões divalentes (Mg, Fe, Mn) ou mais raramente Ti,
enquantona Y está ocupada por catiões trivalentes pequenos (Al, Fe3+, Cr). Existem
importantes soluções sólidas desde os termos da série rica em crómio (magnesiocromita
MgCr2O4) até as espinelas pobres em crómio, como a espinela s.s MgAl2O4, Hercinite,
Fe2+Al2O4, magnetite MgFe3+2O4, ulvoespinela TiFe2+2O4 (wachunas, 1991). A
composição das cromites, revela dados sobre o estado de oxidação do ferro (e portanto a
fugacidade do oxigénio),por vezes fornece dados sobre o comportamento dos catiões
equivalentes no magma e, portanto, da proveniência do mesmomagma (Sack y Ghiorso,
1991).
A proporção de Nb é muito baixa, e até ao momento não está estabelecidanenhuma rotina
para determinar este elemento na cromite a nível de elementos traços.

7. Figura. 6- Representação da composição das cromites de Catoca no diagrama TiO2-MgO e
comparação com as cromites de diferentes ambientes. Note-se que a maior parte das análises
de cromites encaixam-se no domínio dos kimberlitos e que alguns deles representam-se nas
proximidades do campo das cromitescontidas em cristais de diamante.

8. Figura 7- Gráfico #Cr#Fe, em que se observa o alto teor de crómio.
A composição da maior parte das cromites analisadas está de acordo com o padrão ideal para
espinelas provenientes do manto (Barnes & Roeder, 2001).
12. Ilmenite
Foram analisados 479 cristais de ilmenites de diversos tipos, tendo a sua fórmula estrutural
determinado duas posições, podendo escrever-se da seguinte maneira:XYO3
Nessa fórmula, as posições X estão ocupadas por catiões divalentes, enquanto que na posição
Y acomoda-se o Ti4+. Segundo o catião que predomina na posição X, existem diversos termos
extremos: quando o catião é o Fe2+, o termo extremo é ilmenite (FeTiO3); quando é Mg é
a geikielita (impropriamente chamada picroilmenite), de fórmula MgTiO 3; quando é o
Mn o termo extremo chama-se pirofanite (MgTiO3). Em alguns casos, para pressões muito
altas, podem entrar Na em X e Si em Y. O termo “picroilmenite” deve ser substituído pelo
geikielite (quando a proporção molecular deste mineral é superior a 50%), ou pela ilmenite
magnesiana (quando a proporção molecular é inferior a 50%).
Figura. 8- Digrama de evolução das ilmenites no gráfico TiO2-MgO de Mitchell. (1986).

9. Figura. 9: Campos de Oxidação e de Redução, em que a maior concentração de cristais de
ilmenite se verifica no campo de Oxidação significando que os diamantes presentes no
kimberlito estão oxidados, isto é, sendo assim de baixo valor. No entanto, é preferível que a
maior concentração de grão esteja situada ou no centro, ou no campo de Redução.
Figura.10- Digrama de evolução dos contornos de grãos de ilmenites- gráfico TiO2-MgO de
Mitchell. (1986).
Na variação composicional de cristais simples da ilmenite (Haggery, 1973), surgem dois tipos
de direcções evolutivas:
a) Direcção de enriquecimento magnésico e crómico, mantendo-se constante ou decrescendo
às vezes o Fe3+ (tendência de kimberlito magmático).
b) Direcção de enriquecimento em manganésio (tendência de kimberlito de reacção).

10. Como pode ver-se nas figuras do capítulo de petrografia, ambas tendências estão presentes
como substituição da ilmenite policristalina em agregados granulares, ou na da ilmenite
cariada.
Também se identificou a ilmenite magnesiana na matriz do kimberlito. Não obstante, a
picroilmenite nãoabundar entre as ilmenites de Catoca, um processo tardio de enriquecimento
ocorria em relação ao Fe3+. Com efeito, esta geração vê-se mascarada por substituições mais
tardias predominantes, de ilmenite mais rica em Fe3+, que constituem a maior parte dos
macrocristais. Esta direcção precoce de enriquecimento em Fe3+(chama-se direcção oxidante)
tem muita importância porque implica trocas importantes na fugacidade de oxigénio, aspecto
que por sua vez tem consequências na estabilidade do diamante).
Enquanto na direcção de enriquecimento em Mn, podem destacarem-se as ilmenites
pirofaniticas, típicas dos magmas carbonatíticos (Mitchell, 1986).

11. Figura 11.- Diagrama de evolução das ilmenites do centro de grãos em xenólitos de
anfibolitos no gráfico TiO2-MgO de Mitchell. (1986).
III. Conclusões
1. Os minerais satélites dos diamantes são, no entanto, valiosos guias de prospecção
geológica sendo bons indicadores de fontes primárias (kimberlitos e outros) quando
estão presentes em grandes proporções nas zonas prospectadas.
2. A presença de granada do tipo G9 indica normalmente kimberlitos diamantíferos do
campoLherzolítico.
3. A predominância da ilmenite no kimberlito é prejudicial na medida em que os
diamantes aparecem em grande quantidade queimados (oxidados).
4. O enriquecimento em Fe3+ (direcção oxidante) tem muita importância porque implica
trocas importantes na fugacidade de oxigénio, e apresenta consequências na
estabilidade do diamante, daí a importânciaestudá-lo quando ocorre. Mas o
enriquecimento em Mn, indica ilmenites pirofaniticas típicas dos magmas
carbonatíticos (Mitchell, 1986).
5. A composição das cromites, revela dados sobre o estado de oxidação do ferro (e
portanto a fugacidade do oxigénio), por vezes fornece dados sobre o comportamento
dos catiões equivalentes no magma e, portanto, da proveniência do mesmo magma
(Sack y Ghiorso, 1991).
6. Os minerais satélites do diamante fornecem informações sobre as temperaturas e
pressões dos diferentes meios de formação dos minerais neste caso do diamante.
IV. Referências bibliograficas.
1.Babushkina, s.a marschitsev, v.k (1997): composition of spinel, ilmenite, garnet, and
diopside inclusions in phlgopite macrocrysts from the Mir Kimberlites. proccedings 6th
International Kimberlite conference, 2: 467-480.
2. Farquhar, J, Wing, B.A., MACKEEGAN, K.D, Harris, J.W Cartigny, P, Thiemens, M.,
(2002): Mass-independent sulfur in inclusions in diamond and sulfur recycling on early Earth.
Science 298, 2369-2372.
3. Ganga, J. , Chipoio, B., Nossyko, S., Zintchenko, V., Boriskine, A., Rotman, A. (2003): e
génese da chaminé quimberlitica de Catoca. Ciência & Técnica, 22-28.
4. Griffin, W.L Spetsius, Z.V Pearson, N.J., O´ Reilly, S.Y., (2002): In-situ Re. The analysis
of sulfide inclusions in Kimberlitic olivine: News constraints on depletion events in the

12. Siberian lithospheric mantle. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 3, 1069(doi: 10.
1029/2001/GC000287).
5. McMahom, B.M., Haggeerty, S.E., Bence, R.J. (1979): Oxide mineral chemistry and
Oxygen fugacities of the Benfontein sills, South Africa, kimberlites Symposium II,
Cambridge( extended abstracts).
6. Mitchell, R.H Brunfelt, A.O., Nixon, P.H. ( 1973) (a) Trace elements in magnesian
ilmenites from Lesotho kimberlites, Lesotho limberlites, 230-235.
7. Mitchell, R.H (1973) (b): Magnesian ilmenite and its role in kimberlite petrogenesis, J.
Geol. 81, 301-311.
8. Mitchell, R.H. (1976): Geochemistry of magnesian ilmentes from kimberlites from South
Africa and Lesotho 10, 29-37.
9. Mitchell R.H. (1978) (b) Composition of Spinels in Micaceous Kimberlite from the Upper
Canada mine, Kirkland Lake, Ontario, Can. Mineral. Petrol 16, 591- 595.
10. Sack, R.O , Ghiorso, M.S. (1991): chromite as a petrogenetic indicator.
In Oxide Minerals: petrologic and magnetic significance ( D.H. Lindsley, ed.) MSA Rev.
Mineral. 25, 323-353.
11. Sobolev, N.V., LAVRENTEV, Y.G Pokhilenko, N.P., Usova, L.V. ( 1973): Chrome-rich
garnets from the kimberlites of Yakutia and their paragenesis. Contrib. Mineral petrol. 4, 39-
52.
12. Sobolev, N.V., (1977): Deep- seated inclusions in kimberlites and the problem of the
composition of the mantle. Amer. Geophys. Union, Washington, 279 pp.
Luanda, aos 29 de Outubro de 2012
Por Manuel Watangua, MSc, docente do DEI de Geologia da F.C