Caracterização mineralógica de grafita e gamaespectrometria dos metassedimentos de alto grau metamórfico no sul do estado do Rio de Janeiro: implicações sobre a origem e cristalinidade da grafita

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Gomes, Jailane de Sousa lattes
Orientador(a): Salomão, Marcelo dos Santos lattes
Banca de defesa: Neumann, Reiner lattes, Peternel, Rodrigo Peternel Machado lattes, Bertolino, Luis Carlos lattes
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Geociências
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Geologia
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23741
Resumo: In the southern portion of the state of Rio de Janeiro (SE Brazil), flake-type graphite occurrences disseminated in metapelites associated with the Neoproterozoic supracrustal rocks of the Andrelândia Megasequence, linked to the Occidental Terrane of the Ribeira Belt, were analyzed. Graphite is a mineral of significant economic interest, with numerous industrial and technological applications. It is composed of carbon monolayers and is widely used in the refractory, steel, battery, and nanotechnology industries for graphene production. The world's largest graphite producers, India and China, are associated with geological terrains known as khondalitic. These terrains are essentially composed of aluminous rocks, with occurrences of quartzites, gondites, calcsilicate rocks, and amphibolites, metamorphosed under granulite facies conditions. Such lithotypes are recognized in the state of Rio de Janeiro and are named the Marangatu, Palma-Guaçuí, and São Fidélis Khondalitic Belts. These belts contain several occurrences of graphite, Mn, Au, and Zn/Ag. Through the analysis of airborne gamma-ray spectrometry maps and geological-geophysical profiles, it was possible to correlate a signature for the graphite-hosting rock, best defined by the thorium and uranium radioelements. Graphite occurs disseminated within the compositional banding of leucosomes and melanosomes in highly altered sillimanite-garnet-biotite gneiss, exhibiting tabular blade-like habits, tabular with frayed ends, and ragged forms. The crystals were classified according to the granulometric classification for commercial purposes, ranging from <0.075 mm to approximately 2 mm. Graphite concentration via flotation showed low recovery rates. Similarly, X-ray diffraction (XRD) characterization was inefficient due to the high content of impurities floated along with the graphite. Scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy allowed for detailed observation of the mineral phases occurring between the lamellae (cleavages) of the mineral. Raman spectroscopy analysis of the graphite samples enabled the estimation of the mineral's formation temperature, which ranged from 716.3°C to 804.3°C. A high degree of crystallinity was also observed based on the behavior of the band peaks. Stable carbon isotopes showed a δ13C signature between -20.7‰ and -17.3‰, indicating a biological origin, possibly with some contribution from inorganic graphite of uncertain provenance. Khondalitic rocks are metallogenetically favorable for the formation of crystalline flake-type graphite. Studies of gneisses related to these belts may contribute to expanding mineral exploration in high-grade metamorphic terrains in the state of Rio de Janeiro, highlighting a new focus and potential for these areas, considering the economic and strategic relevance of this material to the industry.
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Dissertação (Mestrado em Geociências) - Faculdade de Geologia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021.http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23741In the southern portion of the state of Rio de Janeiro (SE Brazil), flake-type graphite occurrences disseminated in metapelites associated with the Neoproterozoic supracrustal rocks of the Andrelândia Megasequence, linked to the Occidental Terrane of the Ribeira Belt, were analyzed. Graphite is a mineral of significant economic interest, with numerous industrial and technological applications. It is composed of carbon monolayers and is widely used in the refractory, steel, battery, and nanotechnology industries for graphene production. The world's largest graphite producers, India and China, are associated with geological terrains known as khondalitic. These terrains are essentially composed of aluminous rocks, with occurrences of quartzites, gondites, calcsilicate rocks, and amphibolites, metamorphosed under granulite facies conditions. Such lithotypes are recognized in the state of Rio de Janeiro and are named the Marangatu, Palma-Guaçuí, and São Fidélis Khondalitic Belts. These belts contain several occurrences of graphite, Mn, Au, and Zn/Ag. Through the analysis of airborne gamma-ray spectrometry maps and geological-geophysical profiles, it was possible to correlate a signature for the graphite-hosting rock, best defined by the thorium and uranium radioelements. Graphite occurs disseminated within the compositional banding of leucosomes and melanosomes in highly altered sillimanite-garnet-biotite gneiss, exhibiting tabular blade-like habits, tabular with frayed ends, and ragged forms. The crystals were classified according to the granulometric classification for commercial purposes, ranging from <0.075 mm to approximately 2 mm. Graphite concentration via flotation showed low recovery rates. Similarly, X-ray diffraction (XRD) characterization was inefficient due to the high content of impurities floated along with the graphite. Scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy allowed for detailed observation of the mineral phases occurring between the lamellae (cleavages) of the mineral. Raman spectroscopy analysis of the graphite samples enabled the estimation of the mineral's formation temperature, which ranged from 716.3°C to 804.3°C. A high degree of crystallinity was also observed based on the behavior of the band peaks. Stable carbon isotopes showed a δ13C signature between -20.7‰ and -17.3‰, indicating a biological origin, possibly with some contribution from inorganic graphite of uncertain provenance. Khondalitic rocks are metallogenetically favorable for the formation of crystalline flake-type graphite. Studies of gneisses related to these belts may contribute to expanding mineral exploration in high-grade metamorphic terrains in the state of Rio de Janeiro, highlighting a new focus and potential for these areas, considering the economic and strategic relevance of this material to the industry.Na porção sul do estado do Rio de Janeiro (SE Brasil), foram analisadas ocorrências de grafita do tipo flake, disseminadas em metapelitos associados às rochas supracrustais Neoproterozoicas da Megassequência Andrelândia, associadas ao Terreno Ocidental da Faixa Ribeira. A grafita é um mineral de relevante interesse econômico, tem inúmeras aplicações industriais e tecnológicas. É formado por monocamadas de carbono, com ampla aplicação nas indústrias de refratários, do aço, baterias e de nanotecnologia para obtenção do grafeno. Os maiores produtores mundiais de grafita, Índia e China, são associados aos terrenos geológicos denominados khondalíticos. Estes são formados essencialmente por rochas aluminosas, com ocorrência de quartzitos, gonditos, calcissilicáticas e anfibolitos, metamorfisados em fácies granulito. Tais litotipos são reconhecidos no estado do Rio de Janeiro, nomeadas de Faixas Khondalíticas Marangatu, Palma-Guaçuí e São Fidélis. Estas faixas registram diversas ocorrências de grafita, Mn, Au e Zn/Ag. A partir da análise de mapas de aerogamaespectrometria e em perfis geológico-geofísicos, foi possível correlacionar uma assinatura para a rocha hospedeira de grafita, sendo melhor definida pelos radioelementos tório e urânio. A grafita ocorre disseminada nos bandamentos composicionais em leucossomas e melanossomas do sillimanita-granada-biotita gnaisse muito alterado, exibindo hábitos de palhetas tabulares, tabulares com pontas esfarrapadas e farrapos. Os cristais foram classificados de acordo com a classificação granulométrica de comercialização, variando em < 0,075 mm até cerca de 2 mm. A concentração de grafita por meio da flotação, apresentou baixas concentrações. Assim como a caracterização por meio de DRX, que não foi eficiente devido ao conteúdo elevado de impurezas flotadas com a grafita. Na microscopia eletrônica de varredura e ao microscópio óptico, foi possível observar em detalhes quais fases minerais ocorrem entre as lamelas (clivagens) do mineral. Por meio da análise por espectroscopia Raman nas amostras de grafita, foi possível estimar a temperatura de formação do mineral, que está entre 716,3ºC e 804,3ºC. Também foi observado o elevado grau de cristalinidade através do comportamento dos picos das bandas. Os isótopos estáveis de carbono apresentaram assinatura δ13C = -20,7‰ a -17,3‰, que resultam em origem biológica e possivelmente, com alguma contribuição de grafita inorgânica de proveniência incerta. As rochas khondalíticas são metalogeneticamente favoráveis para a formação de grafita cristalina do tipo flake. Os estudos de gnaisses relacionados à essas faixas, podem contribuir para uma ampliação da pesquisa mineral em terrenos de alto grau metamórfico no estado do Rio de Janeiro, sinalizando um novo enfoque e potencial nestes, com base na relevância econômica e estratégica deste material para a indústria.Submitted by Priscila Freitas Araujo CTC/C (prisfreitas8@gmail.com) on 2025-04-14T22:22:57Z No. of bitstreams: 3 Dissertação - Jailane de Sousa Gomes - 2021 - Completa.pdf: 21536843 bytes, checksum: 6a72046b27191ac04af12dda2f0b9c6d (MD5) Termo - Jailane de Sousa Gomes - 2025.pdf: 1152393 bytes, checksum: ac3a147ac0ae9a88d329d9c37324179e (MD5) CRN - Jailane de Sousa Gomes - 2025.pdf: 208274 bytes, checksum: b0ebab8936f51f44ad92b031ad7c2573 (MD5)Approved for entry into archive by Priscila Freitas Araujo CTC/C (prisfreitas8@gmail.com) on 2025-04-14T22:23:12Z (GMT) No. of bitstreams: 3 Dissertação - Jailane de Sousa Gomes - 2021 - Completa.pdf: 21536843 bytes, checksum: 6a72046b27191ac04af12dda2f0b9c6d (MD5) Termo - Jailane de Sousa Gomes - 2025.pdf: 1152393 bytes, checksum: ac3a147ac0ae9a88d329d9c37324179e (MD5) CRN - Jailane de Sousa Gomes - 2025.pdf: 208274 bytes, checksum: b0ebab8936f51f44ad92b031ad7c2573 (MD5)Made available in DSpace on 2025-04-14T22:23:12Z (GMT). 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