Estudos de Orville Derby sobre os depósitos manganesíferos do Brasil: Edição comemorativa dos 150 anos de nascimento do cientista

Estudos de Orville Derby sobre os depósitos manganesíferos do Brasil - Edição comemorativa dos 150 anos de nascimento do cientista

Fernando Roberto Mendes Pires

UFRJ - Departamento de Geologia, Ilha do Fundão, Cidade Universitária, Rio de Janeiro, RJ, 21949-900

Alexandre Rafael Cabral

Institut für Mineralogie und Mineralische Rohstoffe, Tech

Universität Clausthal, Clausthal-Zellerfeld, Germany, D-38678

Resumo

Em comemoração ao 150º aniversário de nascimento de Derby, breve comentário de seus trabalhos é apresentado. De 173 trabalhos científicos, Derby publicou 7 artigos sobre depósitos de manganês no período 1898-1908. Em dois desses artigos, Derby definiu o protominério de manganês "queluzito", consistindo de granada espessartita, anfibolio, e rodocrosita e tefroita, posteriormente identificados por Hussak. Nesse trabalho tentamos comparar as descrições de Derby do protominério com nossos estudos termodinâmicos aplicados às condições de equilíbrio controladas pelos potenciais químicos de SiO₂ e CO₂ no protominério.

Palavras-chave: manganês, queluzito, Conselheiro Lafaiete, Orville Derby

Abstract

In commemoration of the 150th anniversary of Derby's birthday a brief review of his work has been presented. From 173 scientific works, Derby published 7 papers on the Manganese deposits in the period 1898-1908. In two of these papers, Derby defined the manganese protore "queluzite", consisting of spessartite garnet, amphibole and rhodochrosite and tephroite, later recognized by Hussak. In this work we tried to compare the Derby's descriptions with our thermodynamic studies applied to the equilibrium conditions, controlled by the chemicals potentials of SiO₂ and CO₂ in the protore.

Keywords: manganese, queluzito, Conselheiro Lafaiete, Orville Derby

Geologia

Orville Adelbert Derby, nascido em 23 de julho de 1851 em Kellogsville, New York, publicou 173 trabalhos científicos, todos sobre a Geologia do Brasil entre 1873 e 1915. Em 1952, através da publicação organizada pelos membros da Comissão Executiva para a Comemoração do Centenário de nascimento do cientista, intitulada Orville A. Derby's Studies on the Paleontology of Brazil, com a colaboração da Embaixada Americana, foi realizada uma homenagem póstuma. Por iniciativa do Diretor Geral do DNPM e da Academia Brasileira de Ciências foi realizada sessão solene em 23/7/51 com texto lido pelo Dr. Avelino Ignácio de Oliveira.

Seus trabalhos sobre Mineralogia e Geologia Econômica perfazem o total de 48 publicações, 10 dos quais sobre a geologia e gênese do diamante. Sobre Geografia Física e Cartografia publicou 42 trabalhos, 32 sobre Geologia em geral, 10 sobre Petrografia, 19 sobre Meteorologia e temas variados, 18 sobre Arqueologia e Paleontologia e 4 sobre temas polêmicos. Em 1915 apresentou o Mapa Geológico do Brasil.

Ainda estudante de Geologia na Universidade de Cornell, onde se graduou em Geologia em 1873, Derby foi convidado pelo prof. C.F. Hartt para acompanhá-lo numa viagem ao Brasil em 1870. Derby regressou novamente ao Brasil no ano seguinte. Em 1873, Derby foi indicado professor naquela universidade, tendo ocupado temporariamente o lugar de Hartt em sua viagem ao Brasil em setembro de 1874. Derby recebeu o "Master's Degree" em junho desse mesmo ano, tendo defendido a tese intitulada "On the Carboniferous brachiopoda of Itaituba, Rio Tapajós". Hartt conseguiu organizar a Comissão Geológica do Império do Brasil, tendo sido nomeados assistentes Orville Derby, Richard Rathburn e E.F. Pacheco Jordão. Derby chegou ao Brasil em dezembro de 1875 para se incorporar à nova Comissão Geológica. Com a dissolução da Comissão em 1877, Derby foi nomeado para o Museu Nacional. Em 1886, foi designado Diretor da Comissão Geográfica e Geológica de São Paulo, tendo permanecido até 1904.

Orville A. Derby

Em 1906, foi chamado para organizar o Serviço Geológico e Mineralógico do Brasil no governo do Conselheiro Afonso Pena, tendo convocado para o auxiliar Gonzaga de Campos, Horace E. Williams, Eugenio Hussak, Francisco de Paula Oliveira e Euzébio de Oliveira.

Derby foi reconhecido pelos seus trabalhos por J.C. Branner em sua primeira edição de "Geologia Elementar", com a seguinte dedicatória: "To Orville Derby, who has devoted his life to the study of Geology of Brazil, and has done more than any one else to solve its problems, this work is affectionately dedicated".

Derby viveu por 40 dos seus 64 anos de existência no Brasil, tendo viajado apenas duas vezes aos Estados Unidos em 1883 e 1890. Em 1892 recebeu a Medalha Wollaston pela Geological Society of London pelos trabalhos realizados para o Journal of Geology e American Journal of Science.

Realizou trabalhos em muitas áreas de conhecimento, destacando, além das obras sobre a Paleontologia brasileira, publicações sobre o diamante, ouro, ferro e depósitos manganesíferos. É famoso seu trabalho sobre as rochas alcalinas, tendo dado a primeira notícia sobre os Complexos do Itatiaia, Tinguá e Mandanha, entre outros (1887, On Nepheline rocks in Brazil; with special reference to the association of Phonolite and Foyaite- "Quarterly Journal of the Geological Society", London, Aug., XLIII, 457-475).

Sobre o minério de ferro é importante o seu trabalho sobre os itabiritos do Quadrilátero Ferrífero, tendo nessa ocasião definido a Serie Minas (1906, The Serra do Espinhaço, Brazil-"The Journal of Geology", vol. XIV, July-August, 196, 374-401).

Acerca da geologia do manganês, publicou os seguintes trabalhos:

• 1898/99 -

  Manganese in Brazil - "Twentieth Annual Report of the U.S. Geological Survey", Part VI, 140-142, Washington.

• 1900 -

  On the Manganese Ores of Brazil (Discussion of an article by H.K. Scott)., "Journal of the Iron and Steel Institute", 1, fev. 1900, 203-210, London.

• 1901 -

  On the manganese ore deposits of the Queluz (Lafayette) District, Minas Gerais, Brazil. "American Journal of Science", 4

  ^th Series, vol., XII, 18-32, New Haven.

• 1905 -

  Manganese deposits of Nazareth, Brazil. Eng. Mining Journal, vol. 80, 679, New York.

• 1905 -

  O Manganês de Nazaré (Bahia). Diário da Bahia, March.

• 1905 -

  O Manganez na Bahia. Bahia, Secret. Agr. Via. Ind. O. Publ. Anno II, vol. V, 62-65.

• 1908 -

  On the Original type of the manganese ore deposits of Queluz District, (Minas Gerais, Brazil). "American Journal of Science", vol., XXV, March, 213-216, New Haven.

Portanto o cientista Derby deixou importantes contribuições para a Geologia do Brasil, devendo-se destacar que ele amava tanto esse país que se naturalizou brasileiro.

Esse trabalho é dedicado a todo o empenho de um geólogo e cientista que devotou praticamente sua vida ao estudo de nossa Geologia, devendo-se ressaltar aspectos interessantes sobre suas importantes publicações sobre a geologia do manganês, particularmente aos depósitos de Conselheiro Lafaiete, Minas Gerais, até algum tempo atrás considerada a "Cidade do Manganês". Sentimo-nos muito honrados em preparar esse artigo, nessa tão importante revista, conforme convite formulado pelo colega Prof. Dr. Marco Antônio Fonseca, professor do Departamento de Geologia da Escola de Minas da UFOP.

Os trabalhos realizados por Derby em Nazaré (Santo Antônio de Jesus) culminaram com a publicação Manganês na Baía, por H.C.A. de Souza para a DFPM em 1942 (Bol. 52).

Sobre o distrito de Queluz, Derby (1901) acreditou existirem três faixas com manganês: 1^st. "Western belt, marked by the two active mines of Piquiry and São Gonçalo, situated some 3 or 4 kilometers apart on the same ridge, with a number of known intermediate outcrops and probably prolonged southward by others that have been prospected but not worked. 2^nd. An eastern belt, marked at the extremes, so far as known, by the Morro da Mina (Mine Hill) and Água Limpa (Clear Water) deposits; and 3^rd. A central belt, represented by the abandoned Barroso workings close to the railroad a few kilometers south of the town. Pelo mapa geológico, Figura 1 (Pires, 1977), pode-se observar que os corpos manganesíferos ocupam uma zona comum dentro do greenstone belt Barbacena, estando entretanto dispostos segundo faixas distintas.

Figura 1
- Mapa Geológico do Distrito Manganesífero de Conselheiro Lafaiete, MG, mostrando os depósitos citados por Derby. Extraído de Pires, 1977.

Derby reconheceu três tipos de "garnet rock" constituindo a rocha original na mina do Piquiri, que acreditou constituir o protominério: "A very fine-grained, compact and finely jointed rock of bluish gray color with partings lined with asbestus". Nessa rocha, notou a presença de granada "showing a clear border but with the center highly charged with a fine opaque powder that appears to be graphite", anfibólio, um "alumina-free amphibole" e apatita. Essa rocha revelou ter a seguinte composição química: 38,47% SiO₂, 21,07% Al₂O₃; 7,98% Fe₂O₃, 27,90% MnO e 4,70% CaO, por G. Florence. Aparentemente esse tipo de protominério se cosntitui em um espessartitito com algum anfibólio. O segundo tipo descrito por Derby corresponde a um tipo semelhante ao anterior, porém não fraturado, fortemente oxidado e "stained at the margins and in patches with manganese oxide and has the amphibolic mineral stained brown while the apatite is much more abundant". Uma outra fase do protominério corresponde a "dark brown rock heavily charged with manganese oxide and too friable to permit the preparation of microscopic sections is evidently of the same type as the second specimen above mentioned but completely decomposed and much more heavily charged with graphite". O terceiro tipo consiste de "a milky white rock which under the microscope is seen to be composed of about equal parts of garnet and quartz, being abundantly threaded with delicate transparent neddles of a white asbestiform mineral". Essa rocha, tipicamente um gondito, foi descrita por Fermor (1905) nos minérios manganesíferos da Índia. Nesse protominério, Derby reconheceu um mineral "accessory, embedded in the garnet as well in the quartz and thus probably of primary origin, is a transparent red mineral in minute grains and hexagonal flakes that give strong reactions for both titanium and manganese. The crystallographical, optical and chemical characters of this mineral, so far as they can be made out, agree with those of pyrophanite". Deve-se comentar que a pirofanita, naquela época, representava um mineral relativamente raro e que havia sido descrito originalmente por A. Hamberg (1890), que o encontrou em cavidades drusóides na mina Harstig, Pajsberg, Suécia. Além da ocorrência de pirofanita da mina do Piquiri documentada por Derby, até 1955, a pirofanita somente havia sido identificada na mina de manganês de Benallt, Rhiw, Carvarvonshire, Wales associada a pennantita, por Smith e Clarinbull (1947). Em 1955 foi reconhecida em seis depósitos de manganês no Japão (Lee, 1955).

Após ter examinado as demais jazidas do distrito de Queluz, Derby interpretou que "It results from the above observations that the ore bodies of the Queluz district are residual deposits derived through decomposition and leaching from an original type, or types, of rock in which manganese garnet was the most constant and characteristic silicate element. With this, which constituted almost the entire bulk of the rock, were associated minerals of the amphibole (and perhaps pyroxene) or mica series, and in some phases free manganese oxide that when in predominant proportions gave a type corresponding to that of the free iron oxide (magnetite) and manganese garnet rock of the Barbacena district, or in more general to the well known types of magnetic or titaniferous iron oxides with various silicates". Portanto à rocha original a que se referiu Derby, consistindo de granada manganesífera, anfibolio, ilmenita, rutilo, apatita e quantidades variáveis de quartzo, de natureza primária ou secundária, foi dado por ele o nome queluzito:

"This type, which may appropriately be denominated queluzite is more or less intimately associated at São Gonçalo, Morro da Mina and Barroso with decomposed schistose rocks that evidently contained an original manganese-bearing silicate and which from the absence of recognizable clastic elements and from other characteristics, so far as they can be made out, is presumed to have been an amphibolic schist representing a sheared basic eruptive. At Água Limpa a confirmation of this deduction is afforded through the presence in almost immediate contact with the ore body of a feldspathic amphibole schist containing manganese garnet, which is almost certainly a sheared eruptive and, although its original character cannot be positively determined, probably of dioritic, gabbroitic or noritic character. At Morro da Mina, São Gonçalo and Água Limpa there is also in close connection with the ore at unsheared eruptive (represented by manganese-bearing clays which in its original condition must have been of very similar if not identical type".

Mais abaixo, reforçando a hipótese magmática para a original rock, conclui: "If thus related, the ore bodies present strong analogies with those of magnetic, titaniferous and chromic iron ores that are now generally considered as magmatic segregations in various types of eruptive, and, all things considered, this hypothesis seems the most plausible one for the manganese ores here discussed".

Após Hussak (1906) ter examinado o protominério de Lafaiete e descoberto a presença de Mn-carbonatos como componente essencial, Derby (1908) redefiniu o protominério.

Em seu retorno a Piquiri ("Piquery"), Derby relata a descoberta de rocha semelhante à descrita anteriormente no fundo da mina: "The bottom of the mine shows exposed in a perfectly sound condition a large surface of the original rock from which the merchantable ore was derived. This consists mainly of a black, fine-grained, highly jointed and somewhat flaggy rock with the aspect of a limestone, with broad bands and patches of a more massive (less jointed), yellowish gray (where unstained by secondary manganese oxide) rock with aspect of a quartzite. The latter is in part the garnet rock described in the above-cited paper from an isolated mass preserved in the midst of the merchantable ore, and which is now seen to constitute segregated masses and layers which, as regards the entire body of manganese-bearing rock, are of secondary importance, instead of being supposed, the predominant type of that body. This is constituted by limestone-like rock which on treatment with cold weak acid gives a brisk effervescence with a very abundant separation of a gelatinous silica, leaving an insoluble residue of graphite and a heavy whitish sand, consisting almost exclusively of spessartite with a slight admixture of minute black granules". Observou a existência de rodonita, confirmando as descrições de Hussak da presença de "carbonate ("rhocochrosite?"), tephroite, graphite and spessartite". Incluiu mais duas análises químicas do protominério, desta vez contendo carbonatos: I. 22,62% CO₂; 11,80% SiO₂; 47,52% MnO; 7,50% Al₂O₃+Fe₂O₃ ; 3,76% CaO; 6,27% MgO e II. 4,56% CO₂; 27,67% SiO₂; 57,48% MnO; 1,41% Al₂O₃; 2,48% Fe₂O₃; 1,82% CaO; 4,60% MgO. Fica evidenciada, portanto, a presença de rodocrosita, espessartita, Mn cummingtonita e possivelmente tefroíta e rodonita.

Temos continuamente trabalhado com os protominérios carbonáticos e silicosos do Morro da Mina, graças à exposição de níveis inferiores mais preservados ao intemperismo. Desse modo, pudemos estabelecer 20 reações metamórficas no sistema Mn-Al-Si-C-O-H, envolvendo as fases rodocrosita (Rdc), espessartita (Sp), tefroíta (Teph), rodonita (Rdn), Mn-cummingtonita (MnC) além do quartzo (Q) em condições variáveis de potencial químico (m_SiO2) e (m_CO2), com pirofilita representando a provável composição inicial do material aluminoso e construir o diagrama correspondente (Figura 2). As incompatibilidades composicionais entre tefroita+rodocrosita e quartzo, bem como a presença comum de espessartita em todos os tipos de protominério, podem ser facilmente notadas. O diagrama mostra as reações no espaço, bem como o fato de a rodocrosita ser estável sob condições de maior fugacidade de CO₂ e ainda que o aumento de sílica no sistema mantém equilibradas as fases silicáticas.

Figura 2
- Diagrama de potencial químico de SiO2-CO2 no sistema Mn-Al-Si-C-O-H. Extraído de Pires, 2000.

Artigo recebido em 23/07/2001.

• FERMOR, L. The Manganese ore deposits of India. Mem. Geol. Survey India, v.37, 1905.
• HAMBERG, A., Über die Manganophylle von der Grube Harstigen bei Pajsberg in Vermland: Geol. För. Föhr., Stockholm, 12, 567-637, esp. p. 598-604, 632, 1890.
• LEE, D.E. Occurrence of pyrophanite in Japan. Amer. Mineral v. 40, p. 32-40, 1955.
• OLIVEIRA, A.I., O Centenário de Orville A. Derby. Eng. Min. Metalurgia, v. 16, n. 92, p. 91-92, 1951.
• PIRES, F.R.M. Geologia do distrito Manganesífero de Conselheiro Lafaiete, Minas Gerais Rio de Janeiro: UFRJ, 1977. 320 p. (Tese de Mestrado).
• PIRES, F.R.M. Topological relations in the system Mn-Al-Si-C-O-H during the metamorphism of a reduced Mn-formation: Morro da Mina deposit. Geol. Soc. Am., Annual Meet Reno, NV, v. 85, 2000.
• SMITH, W.C., CLARINGBULL, G.F. Pyrophanite from the Benallt mine, Rhiw, Carvarvonshire: Mineral. Mag., v. 28, n. 187, p. 108-110, 1947.
• SOUZA, H.C.A. Manganês na Baía. DFPM/DNPM, Bol., 52, 1942. 63 p.
• HUSSAK, E. Ueber die Manganerlager Brasiliens: Zeits, f. Prakt. Geol. Jg., v. 14, p. 237-239, 1906. Halle.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  27 Jun 2002
• Data do Fascículo
  Jul 2001

Histórico

• Recebido
  23 Jul 2001