Dolomitização hidrotermal e geração de porosidade em mármores e brechas carbonáticas mesoproterozóicas : um estudo de caso na formação Água Clara, Cinturão Ribeira, Brasil

Abstract

Resumo: Mármores e brechas dolomíticas da Mina Rio Bonito, Formação Água Clara registram múltiplos episódios de dolomitização hidrotermal. Microestruturas presentes na calcita primária e na dolomita auxiliam no estudo dos mecanismos de reação responsáveis pela dolomitização. O presente estudo objetiva determinar estes mecanismos de reação e sua influência na geração de espaço poroso. Para isso, foram utilizadas a microscopia ótica e eletrônica com difração de elétrons retroespalhados (EBSD) e espectroscopia de raios-X por dispersão de energia (EDS), aliadas a microtomografia computadorizada de raios-X (micro-CT). As dolomitas da Mina Rio Bonito apresentam variedades estruturais individualizadas em dolomitas de substituição em mármores dolomíticos e dolomitas de preenchimento de veios, vênulas e cavidades nas brechas dolomíticas. A dolomita de substituição (Ds2) ocorre preferencialmente no interior de bandas de maclas de deformação, a dolomita e a calcita possuem relações de topotaxialidade e a porosidade relacionada a estas variedades de dolomita é nanométrica, portanto, as maclas atuaram como caminhos preferenciais para a percolação de fluidos. As dolomitas de preenchimento (Dp3) em cavidades, apresentam crescimento orientado em direção aos poros. As relações topotaxiais entre calcita e dolomita são discretas e, além disso, nota-se um aumento da porosidade em relação as dolomitas de substituição. A porosidade medida através do micro-CT demonstra que os espaços porosos estão relacionados a estruturas estiloliticas e/ou cavidades, sendo relacionados principalmente às dolomitas de preenchimento. Os valores de porosidade nos mármores dolomíticos variam de 0,08 0,61%, e nas brechas dolomiticas de 0,62-1,03%. A presença de limites abruptos entre as fases minerais envolvidas, pseudomorfismos, nucleações epitaxiais e geração de porosidade secundária são características comuns em transformações na presença de fluidos, em que a dissolução e a precipitação ocorrem concomitantemente. Com isso, foi possível estabelecer que o principal mecanismo de reação atuante na dolomitização hidrotermal da Mina Rio Bonito foi a dissolução e precipitação conjuntas assistidas por fluidos

Abstract: Dolomitic marbles and breccias of Rio Bonito Quarry, Água Clara Formation display multiples episodes of hydrothermal dolomitization. The microstructures on primary calcite and dolomite contributes to studies of reaction mechanisms of dolomitization. The aims of this study involve determining the reaction mechanisms of replacement e its influence on porosity generation. EBSD and EDS were used for crystallography analysis and MICRO-CT for porosity measurement allied to petrographic analysis. Dolomites were individualized in replacement dolomite and void-filling dolomite according to distinctive microstructural features. The replacement dolomite (Ds2) occurs preferentially inside bands of deformation twins in primary calcite; dolomite and calcite have topotaxiality relationships and the porosity related to these dolomite varieties is nanometric, therefore, the leaks acted as preferred paths for percolation of fluids. The void-filling dolomites (Dp3) in cavities, show oriented growth towards the pores. The topotaxial relationships between calcite and dolomite are discrete, also, there is an increase in porosity in relation to replacement dolomites. The porosity measured through the micro-CT demonstrates that the porous spaces are related to stylolytic structures and/or cavities, which is mainly related to void-filling dolomites. Porosity values in dolomitic marbles varies from 0.08-0.61%, and in dolomitic breccia from 0.62-1.03%. The presence of sharp contacts between the mineral phases, pseudomorphism, epitaxial nucleation and generation of secondary porosity are common features in replacement process in presence of fluids, in which dissolution and precipitation occurs concomitant. Thereby, it's established that the main reaction mechanism active in the hydrothermal dolomitization of the Rio Bonito Quarry was the coupled dissolution and precipitation mediated by fluids.