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Província Pegmatítica Oriental do Brasil

Introdução

A Província Pegmatítica Oriental do Brasil (PPOB) é uma extensa região geológica caracterizada pela abundante ocorrência de pegmatitos. Localiza-se majoritariamente na porção oriental do estado de Minas Gerais, abrangendo uma faixa de aproximadamente 800 km de extensão por 100 a 150 km de largura, orientada de NNE a SSW. Engloba, também, parte do sul do estado da Bahia (Correia Neves et al 1986). Em termos geológicos, a PPOB pertence ao domínio da faixa móvel Araçuaí, associada a um embasamento pré-brasiliano: o Cráton São Francisco.

Os pegmatitos são rochas de composição granítica formadas pelo lento resfriamento de magma em profundidade. São reconhecidos por serem ricos em minerais de valor econômico, tanto no ramo gemológico, como no industrial, sendo importantes para a área da geologia econômica. Devido a presença desses depósitos minerais, a região tem se tornado alvo intenso de atividades de mineração e exploração mineral, contribuindo para a economia local. Os pegmatitos nessa região foram formados durante os ciclos tectônicos do Transamazônico e, principalmente, do Brasiliano, envolvendo processos de anatexia e cristalização fracionada em profundidades de 13 a 20 km (Correia Neves et al 1986).

Contexto e evolução geotectônica

A Província Pegmatítica Oriental do Brasil está inserida, em termos geológicos, na Faixa Araçuaí, que possui cerca de 700km de largura e mais de 1000km de comprimento, estendendo-se do sul da Bahia até Minas Gerais, onde abrange praticamente toda a porção nordeste e leste, englobando também a porção oeste do Espírito Santo (Trompette, 1994).

Essa faixa móvel, também chamada de Orógeno Araçuaí, foi formada pela colisão entre os Crátons São Francisco e Congo Ocidental, durante o chamado Ciclo Brasiliano/Pan-Africano, no final do Proterozóico e início do Cambriano (~580 Ma) (Alkmim et al 2007). Recomenda-se uma consulta às referências bibliográficas, ao final do texto, para maior detalhamento sobre o Ciclo Brasiliano, suas fases e implicações geológicas.

Durante e após a colisão ocorreram episódios de magmatismo, incluindo a intrusão de grandes corpos graníticos, que foram essenciais para a evolução geológica da Faixa Araçuaí e, mais especificamente, para a formação dos corpos pegmatíticos que compõem a PPOB. A produção de melt, que cristalizou em parte como pegmatitos, foi gerada principalmente por anatexia.O evento sin e pós colisional foi marcado também por intensa deformação e metamorfismo das rochas da região, produzindo um dobramento para oeste (Söllner et al 1991; apud Carneiro, 2003). O final do evento foi datado entre 460 e 450 Ma, pelo método K-Ar (Fernandes & Bilial, 1997; apud Carneiro, 2003).Posteriormente, processos de exumação e erosão expuseram as rochas metamórficas e ígneas que hoje afloram na região.

Sendo assim, a Província Pegmatítica Oriental do Brasil está estratigraficamente associada a um embasamento pré-brasiliano (Cráton São Francisco) e a uma faixa móvel brasiliana (Faixa Araçuaí).

O Cráton São Francisco é composto por gnaisses tonalíticos, trondhjemitos e granodioritos (TTG), com rochas máficas e ultramáficas associadas, complexos de médio e alto grau metamórfico (complexos Basal, Mantiqueira, Gouveia e Córrego do Cedro) e sequências vulcanossedimentares do tipo greenstones (Grupo Guanhães, Supergrupo Rio das Velhas). As rochas são neoarqueanas a paleoproterozoicas, associadas ao evento Transamazônico (~1900 Ma) (Carneiro, 2003).

A Faixa Araçuaí apresenta anfibolitos neoproterozoicos e rochas plutônicas, incluindo granitos relacionados à subducção. O metamorfismo varia da fácies xisto verde a anfibolito, sendo o domínio central composto por rochas de grau metamórfico mais alto em comparação com os domínios leste e oeste (Uhlein, 1991). A área é subdividida em dez compartimentos tectônicos, sendo que nove estão presentes no território brasileiro, os quais se distinguem em função da orientação espacial, significado cinemático e história de nucleação das estruturas dominantes (Alkmim, 2006).

Os pegmatitos da PPOB se concentram em formações do Pré-Cambriano Indiviso, pertencentes a Faixa Araçuaí, ocorrendo intrudidos principalmente em granitoides homogêneos, metapelitos e metapsamitos. Pontualmente, sobre os pegmatitos da região de Araçuaí, estes estão, em geral, afastados da fonte granítica, devido ao alto grau de diferenciação de tais depósitos, e ocorrem como corpos concordantes ou discordantes em contatos brutos com biotita-xistos da Formação Salinas (Chaves, M. L. S. C. et. al, 2022). De maneira geral, os pegmatitos ocorrem como intrusões na Faixa Araçuaí, apresentando diferentes rochas encaixantes, localidades e implicações metamórficas.

A província pertence a parte das províncias estruturais Mantiqueira e São Francisco. Além disso, rodeia a maioria dos migmatitos e gnaisses da Faixa Araçuai, próximo à borda oriental do Cráton São Francisco (Carneiro, 2003). As estruturas tectônicas tendem a assumir direção preferencial NNE a NS, infletindo para EW no seu extremo norte, no limite Minas-Bahia. (PEDROSA-SOARES et al., 1992).

Coberturas de idade cenozóica, terciária e quaternária recobrem as rochas graníticas da província em várias porções da faixa.

Metamorfismo

As rochas da PPOB, e demais unidades associadas, apresentam um metamorfismo regional, associado aos ciclos orogênicos que afetaram a região: Transamazônico e Brasiliano. Rochas de médio a alto grau metamórfico predominam na região, como gnaisses e migmatitos.

Além disso, são registrados pontos de metamorfismo de contato, causados pela intrusão de corpos graníticos e pegmatíticos, que aqueceram e metamorfizaram as rochas encaixantes, resultando na formação de minerais de alta temperatura, como andaluzita, sillimanita, cordierita e espinélio. Como consequência, comumente são encontradas auréolas, ao redor dos plútons graníticos e pegmatíticos, apresentando zonas de hornfels e outras rochas metamorfizadas. Turmalinização e muscovitização são frequentes nos contatos com os pegmatitos.

Nesta província, o metamorfismo tem um impacto direto na formação e localização dos depósitos minerais. O aumento da temperatura e pressão, durante os eventos metamórficos, provoca a mobilização e concentração de elementos químicos, formando depósitos minerais. Os processos de recristalização e migmatização associados ao metamorfismo regional e de contato facilitam a formação de pegmatitos ricos em lítio, tântalo, nióbio e gemas.

A ocorrência de sillimanita, estaurolita e cianita nos metassedimentos e gnaisses evidenciam uma fácies anfibolito de alto grau, de modo que o grau de metamorfismo nas rochas encaixantes dos pegmatitos diminui do leste para o oeste, da costa do Atlântico para a borda oriental do Cráton do São Francisco (Carneiro, 2003). As condições de temperatura e pressão foram estimadas para ±600 Cº e 7 Kbar (Pedrosa-Soares, 1995).

Geologia Estrutural

Os corpos pegmatíticos da região Araçuaí-Itinga ocorrem de forma discordante em relação às encaixantes (granitos e xistos), estando alocados em fraturas ou veios de pequena espessura, com direções que praticamente coincidem com as dos planos de foliações dos xistos. Entretanto, em relação aos ângulos de mergulho, os pegmatitos estão em posições subverticais a verticais, enquanto esses planos, apresentam menores ângulos (Sá, 1997).

A Formação Salinas, que engloba as rochas encaixantes dos pegmatitos na região de Araçuaí (Alkmim et al 2007), são caracterizadas por um conjunto de dobramentos e raras falhas de empurrão com direção geral NNE e dupla vergência para WNW e ENE. As dobras apresentam escalas centimétricas a quilométricas, associando-se localmente a clivagem de plano axial, lineação de estiramento e intensa boudinagem (Santos et al 2007). Ademais, descrevem (Santos et al 2007) três fases deformacionais para a Formação Salinas: a primeira é sin-deposicional, a segunda, e principal, é responsável pela geração das características da zona de dobramentos e, a terceira, induzida pelas intrusões graníticas G4.

Origem dos pegmatitos: granitogênese

Em geral, os pegmatitos da Província Pegmatítica Oriental se originaram pelo processo de granitogênese neoproterozoica/cambriana, ocorrida durante o evento orogenético Brasiliano, tanto na fase sintectônica como pós-tectônica (Pedrosa-Soares et al 2001). Representam a fase de magmatismo e intrusões graníticas, durante e após a colisão, citada anteriormente.

O auge da produção dos corpos pegmatíticos, ocorrido entre 590 e 575 Ma, é caracterizado pela fusão parcial do embasamento granulítico e a formação de granitos sintectônicos, principalmente dos tipos I e S (Carneiro, 2003). Vale falar sobre a evidência de pegmatitos datados do Transamazônico (Carneiro, 2003), por exemplo os encontrados na região de Sete Lagoas, com idades em torno de 2.078 Ma.

Esses pegmatitos são descritos como corpos com zoneamento primário e unidades tardias, cujos posicionamentos nas rochas encaixantes estão condicionados por estruturas pré-existentes à geração das intrusões pegmatíticas.

As diferentes suítes granitóides formadas foram responsáveis pelas várias gerações de pegmatitos, com idade, mineralogia, estrutura e geoquímica distintas (Correia Neves et al 1986). Os corpos granitóides foram organizados em seis suítes, levando em consideração: forma de colocação, relações de contato, assembleias mineralógicas e assinaturas geoquímicas, denominadas G1, G2, G3-I, G3-S, G4 e G5 (Pedrosa-Soares et al 2001).

As Suítes G1 e G2 representam as fases magmáticas sincolisionais.

Suíte G1

Corpos foliados de composição tonalítica a granodiorítica, mais raramente graníticos, cálcio-alcalinos e metaluminosos a levemente peraluminosos. Localmente conhecidos como Brasilândia, Estrela-Muniz Freire, Galiléia e São Vitor. Esses corpos, geralmente, mostram-se deformados e possuem enclaves máficos alinhados com a foliação, preservando texturas magmáticas primitivas nas partes internas. Idades entre 625 Ma e 575 Ma. (Pedrosa-Soares et al 2001).

Suíte G2

Granada-biotita granitos, subalcalinos a cálcio-alcalinos, peraluminosos, do tipo "S" e intensamente foliados. Localmente conhecidos como Buranhém, Montanha, Nanuque, São Paulino e Urucum. Além de fragmentos de paragnaisses e migmatitos, cordierita e sillimanita ocorrem como minerais acessórios comuns (Pedrosa-Soares et al 1999; apud Pedrosa-Soares et al 2001). Idades variando entre 591 e 575 Ma (e. g. Nalini, 1997) .

As Suítes G3-I e G3-S representam as fases tardi a pós-colisional, sendo geradas durante o período de relaxamento crustal.

Suíte G3-I

Em geral, granitos e granodioritos ricos em enclaves de rochas intermediárias a máficas, com fluxo magmático paralelo à foliação das rochas encaixantes. Indicam magmatismo cálcio-alcalino com alto teor de potássio, datado entre 585 e 570 Ma (e. g. Dussin et al 1998; apud Kahwage et al 2003). Os corpos se localizam na parte nordeste da Faixa Araçuaí e são conhecidos como Itagimirim, Guaratinga, Lagoa Preta, Rubim, Salomão e Santo Antônio do Jacinto.

Suíte G3-S

Série de pequenos corpos de sillimanita-cordierita-granada-granitos peraluminosos, denominada de Almenara. As Suítes G4 e G5 representam as fases magmáticas pós-colisionais.

As Suítes G4 e G5 representam as fases magmáticas pós-colisionais.

Suíte G4

Corpos graníticos peraluminosos, onde se hospedam pegmatitos enriquecidos em lítio e boro. Presença de petalita ou espodumênio sugerem uma profundidade de cristalização entre 12 e 6 km (Pedrosa-Soares et al 1987). Datados de 535 Ma (Basílio et al 1998; apud Kahwage et al 2003). Os corpos mais representativos são Coronel Murta, Itaporé, Mangabeiras e Santa Rosa.

Suíte G5

Gradação de gabros a granitos, situados preferencialmente em zonas de cisalhamento transcorrentes. Os granitóides porfiríticos, chamados de Aimorés, Caladão, Padre Paraíso, Pedra Azul e Santa Angélica, são metaluminosos e cálcio-alcalinos de elevado potássio, sendo fonte de pegmatitos ricos em berilo e pobres em turmalina. Essas rochas foram formadas entre 520-500 Ma (e. g. Bayer et al 1986; Noce et al 2000; apud Kahwage et al 2003).

A PPOB encontra-se dividida, no estado de Minas Gerais, em sete Distritos Pegmatíticos (Araçuaí, Governador Valadares, Ataléia, São José da Safira, Santa Maria de Itabira, Padre Paraíso e Medina – Pedra Azul), que, por sua vez, se subdividem em 21 Campos Pegmatíticos (Pinto et al 2001; apud Ferreira et al 2017). Os distritos e campos recebem nomes de municípios localizados na província, geograficamente associados a cada grupo de pegmatitos.

Pegmatitos da PPOB

As principais tipologias de lítio da região do Médio Rio Jequitinhonha foram definidas por Betiollo et. al (2016) e são realizadas com base na mineralogia, principais minerais de lítio e estruturas internas/externas:

1. Pegmatitos homogêneos com espodumênio disseminado: Principais fonte de lítio no país, correspondem ao minério de melhor qualidade da região Araçuaí-Itinga, uma vez que são caracterizados pela persistência das características mineralógicas e texturais como espodumênio disseminado e muitas vezes inalterado.

2. Pegmatitos com espodumênio disseminado e zonamento mineralógico nas bordas: Mineralogia de microclínio, quartzo, espodumênio, albita e muscovita, se difere por possuir um zonamento mineralógico nítido e persistente nas bordas do corpo pegmatítico.

3. Pegmatitos homogêneos ou zonados com espodumênio disseminado e alta proporção de albita: Se diferencia pela alta quantidade absoluta de albita ou em relação ao feldspato potássico e mineralogia acessória de lepidolita e columbita-tantalita.

4. Pegmatitos com petalita na zona intermediária: Pegmatitos com microclínio, quartzo, muscovita, petalita e sem espodumênio. Corpos pegmatíticos apresentam zonamento interno distinto e presença de petalita concentrada nas partes centrais e em quantidades economicamente viáveis. Ocorrência de bolsões de ambligonita. Importância histórica na produção de lítio da região. 5. Pegmatitos com petalita na zona intermediária e alta proporção de albita: A petalita é o principal mineral de lítio, rochas com relativa alta proporção de albita e com correlação positiva com a presença de lepidolita.

6. Pegmatitos com petalita e espodumênio na zona intermediária: Corpos pegmatíticos com zonamento interno distinto e presença de petalita concentrada nas partes centrais, juntamente com espodumênio - mostrando indicações de posterioridade.

7. Pegmatitos zonados com lepidolita e ambligonita: Corpos mais evoluídos dentro do processo pegmatítico, apresentam elevado grau de albitização do núcleo até as bordas, mineralogia diversa com berilos e turmalinas de cores variadas. Lepidolita é o mineral de lítio mais importante, além da ambligonita. Cassiterita é o principal mineral acessório e tantalita-columbita ocorre com menor expressão.

8. Pegmatitos com espodumênio no núcleo de quartzo e zonados no seu entorno: Pegmatitos volumosos e frequentes corpos de substituição, ricos em turmalinas litiníferas e com espodumênio no núcleo e zona intermediária. Além disso, pode conter ambligonita, lepidolita e kunzita.

Recursos minerais

A Província Pegmatítica Oriental destaca-se internacionalmente pela abundância e variedade de minerais-raros, minerais-gema e minerais industriais que são abrigados nos corpos pegmatíticos do complexo. Os pegmatitos da região se tornaram foco de estudos desde a descoberta das gemas nos depósitos de muscovita, há mais de 200 anos, e, posteriormente, pelos depósitos de feldspato utilizados na indústria cerâmica (Carneiro, 2003). Atualmente, a mineração e produção de lítio, contido no espodumênio, vem se destacando como a maior atividade econômica da região.

Segundo Pedrosa-Soares et al. (2011) , os recursos minerais presentes nesta Província têm sua gênese associada ao período contido entre o Neoproterozóico e o Cambriano, há cerca de 600 a 500 milhões de anos. Dentre os recursos minerais explorados na região, os principais são o lítio, Ta-Nb, e gemas, como o berilo e a turmalina. Abaixo, uma descrição detalhada dos minerais que compõem as rochas pegmatíticas da província, associados ao seu valor e finalidade econômica.

Espodumênio - LiAl(SiO₃)₂: É um mineral pertencente ao grupo dos silicatos de lítio e alumínio, com cristais alongados e prismáticos, frequentemente com faces bem definidas, podendo ser incolor, amarelo, rosa, verde e até lilás. As variedades gemológicas são chamadas de kunzita (rosa a lilás) e hiddenita (verde). Na atualidade o espodumênio é a maior fonte de lítio explotado na província, onde mais de 90% da produção mineral está localizada na parte nordeste do estado de Minas Gerais, especificamente na unidade geotectônica conhecida como Orógeno Araçuaí. O espodumênio é um mineral acessório que, de acordo com Chaves & Dias 2022, se forma durante a cristalização desses pegmatitos. Sua formação ocorre geralmente em temperaturas abaixo de 600°C e sob pressões abaixo de 2 kbar. A formação de espodumênio está relacionada à presença de altas concentrações de lítio no líquido residual. Além disso, a presença de outros elementos incompatíveis, como boro, rubídio, césio e fósforo, pode influenciar a formação de espodumênio.

Lítio: é um elemento químico pertencente ao grupo dos metais alcalinos, com símbolo Li e número atômico 3, pertencente ao grupo dos metais alcalinos. É um dos elementos mais leves, devido a baixa densidade e mais reativos e inflamáveis quando exposto à água, sendo armazenado em óleo mineral para evitar reações indesejadas.

Petalita - LiAlSi4O10

Mineral quebradiço que apresenta clivagem perfeita e brilho vítreo. Incolor, branco ou cinzento, transparente ou translúcido, hábito placoide e densidade mais baixa, com concentrações de Li entre 3 - 4,5% e ocorre em pegmatitos associada a quartzo, feldspatos e outros minerais de lítio.

Ambligonita - LiAl(PO4)(F,OH)

Mineral maciço de cristais geralmente mal formados, relativamente raro, ocorre em pegmatitos graníticos com espodumênio, turmalina, lepidolita e apatita. Cristaliza-se no sistema triclínico, apresenta clivagem perfeita e porcentagem de Li em torno de 5%.

Lepidolita - K(Li,Al3)(Si,Al)4O10(F,OH)2

Pertence ao grupo das micas com clivagem perfeita e hábito foliáceo. Cristaliza-se no sistema monoclínico, com cristais em placas pequenas e com cores de lilás ao róseo. São encontrados em pegmatitos comumente associada com outros minerais de lítio. A porcentagem em Li varia entre 3 - 4 %.

Berilo - Be3Al2(SiO3)6 É um mineral pertencente ao grupo dos ciclossilicatos, que, segundo Kahwage & Mendes (2003), é formado em ambientes pegmatíticos durante processos de cristalização fracionada, onde a concentração de berilo é enriquecida devido à sua baixa solubilidade em condições de alta temperatura e pressão. Ocorre em diferentes zonas dos pegmatitos, com variações na composição mineralógica em cada zona.

Uma das características mais marcantes do berilo é a variedade de cores em que pode ser encontrada. As variedades mais conhecidas incluem a esmeralda (verde) e água-marinha (azul), sendo a segunda a mais procurada pelos garimpeiros da região.

Turmalina - (Ca,K,Na,)(Al,Fe,Mg,Li)₃(Al,Cr,Fe,Mn)₆(BO₃)₃SiO₁₈(OH,F)₄

É um mineral que pertence ao grupo dos ciclossilicatos, de maior interesse no ramo da gemologia e joalheria, sendo valorizada por suas diversas cores e propriedades ópticas. Algumas variedades de turmalina, como a turmalina paraíba, são altamente valorizadas no mercado de gemas.

Columbita-Tantalita - (Fe,Mn)(Nb,Ta)₂O₆

São minerais do grupo dos óxidos, onde a columbita é rica em nióbio (Nb), enquanto a tantalita é rica em tântalo (Ta). Frequentemente, esses minerais ocorrem juntos como uma solução sólida com variações na proporção de Nb e Ta.

Forma-se durante as últimas fases de cristalização de magmas graníticos, onde a baixa temperatura e a alta concentração de elementos incompatíveis permitem a formação de minerais raros.

Quartzo - SiO2

O quartzo é um dos minerais mais abundantes na crosta terrestre, pertence ao grupo dos silicatos, mais especificamente à subclasse dos tectossilicatos. Ele é amplamente utilizado na indústria de vidro, cerâmica, eletrônicos e como gema. Suas propriedades físicas e químicas o tornam um recurso valioso em várias aplicações industriais.

Muscovita - KAl₂(AlSi₃O₁₀)(OH)₂

A muscovita é um mineral pertencente ao grupo das micas, que são filossilicatos contendo potássio e alumínio. É amplamente utilizada na indústria devido às suas propriedades isolantes, térmicas e dielétricas. É empregada em isolamento elétrico, revestimentos e na fabricação de produtos químicos.

Importância econômica

A exploração desses recursos minerais na Província Pegmatítica Oriental tem um impacto significativo na economia regional e nacional. A mineração e o processamento de minerais geram emprego, estimulam o desenvolvimento de infraestrutura e atraem investimentos. Além disso, os minerais extraídos são essenciais para várias indústrias de alta tecnologia, posicionando o Brasil como um importante fornecedor no mercado global.

O lítio, por exemplo, possui diversas aplicações industriais e tecnológicas devido às suas propriedades únicas. Uma das principais aplicações do lítio está na fabricação de baterias de íon-lítio, que são amplamente utilizadas em dispositivos eletrônicos, veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia. Além disso, o lítio é empregado na produção de vidros especiais e cerâmicas de alta temperatura, usado para melhorar as propriedades térmicas e mecânicas desses materiais, graxas especiais, ligas metálicas, fármacos e na indústria nuclear.

Devido à transição global para fontes de energia limpa e renovável, a demanda por lítio tem aumentado significativamente nos últimos anos. O lítio é considerado um metal estratégico para a transição energética, pois desempenha um papel fundamental no armazenamento de energia proveniente de fontes renováveis, como a solar e eólica.

Além de suas aplicações industriais, o lítio também é utilizado na medicina, principalmente no tratamento de transtornos psiquiátricos, como o transtorno bipolar. O carbonato de lítio é um medicamento amplamente prescrito para estabilizar o humor em pacientes com essa condição.

Os principais mercados para o lítio brasileiro incluem países como os Estados Unidos, a China e a Coreia do Sul, que são grandes produtores de baterias e dispositivos eletrônicos.

A corrida pelo lítio pode ser mais bem entendida através de um recente relatório do Fundo Monetário Internacional, organização que calculou que a produção global desses minérios deve somar 13 trilhões de dólares entre 2021 e 2040. O montante é quase igual ao valor esperado na exploração de petróleo no mesmo período.

Já o berilo é um mineral de importância econômica significativa devido à sua utilização como gema e na indústria devido às suas propriedades físicas e ópticas únicas. É especialmente valorizado em joalheria e lapidação de gemas.

Ele ocorre nas variedades como a esmeralda e a água-marinha, que têm um alto valor econômico no mercado de gemas. A esmeralda, por exemplo, é uma das gemas mais valiosas e cobiçadas, com preços que podem variar significativamente com base em sua cor, clareza e tamanho.

Outro importante recurso é o nióbio, utilizado na produção de superligas para turbinas de avião, componentes de foguetes e em aços de alta resistência usados na construção civil e automotiva. Ele aumenta a resistência e a durabilidade do aço sem aumentar significativamente o peso.

Quanto ao tântalo, é essencial na fabricação de capacitores de alta performance para dispositivos eletrônicos, como smartphones, computadores e outros equipamentos eletrônicos. Também usado em ligas de alta resistência à corrosão e altas temperaturas, importantes para a indústria aeroespacial e médica (implantes cirúrgicos).

Mundialmente, os principais países produtores de lítio são: Austrália - com quatro minas de espodumênio em pegmatitos, Chile, China, Argentina - três países com operações sobre salmouras, Brasil e Zimbábue.

No Brasil, a produção do lítio ocorre na lavra do espodumênio, sendo a mina mais antiga a Mina Cachoeira da Companhia Brasileira de Lítio (CBL) e em operações mais novas, como o Projeto Grota do Cirilo, nos pegmatitos Xuxa e Barreiro.