Nesta tese são apresentados resultados inovadores de puxamento e caracterização de fibras cristalinas de compostos presentes no diagrama de fases de equilíbrio La2O3 - Ta2O5. Os compostos La3TaO7 (Ponto de Fusão: 2020 ºC), LaTaO4 (1930 ºC), LaTa3O9 (1850 ºC), La2Ta12O33 (1890 ºC), LaTa5O14 e LaTa7O19 mais os óxidos precursores Ta2O5 (1872 ºC) e La2O3 (2315 ºC) foram crescidos pela técnica Laser-heated pedestal growth (LHPG). Cristais no formato de fibras, com diâmetros que variaram de 250 a 2200 μm e comprimentos de até 60 mm, foram obtidos em atmosfera aberta a partir da fusão de pedestais preparados por extrusão a frio e na composição estequiométrica desejada. Diagramas de velocidade de puxamento em função do diâmetro da fibra foram construídos para se definir as condições experimentais ideais para o crescimento de cristais transparentes e livres de defeitos, como microtrincas. Um estudo térmico na interface sólido-líquido foi realizado para o composto Ta2O5 de modo a determinar o diâmetro do cristal máximo que é possível de se obter sem a ocorrência de trincas associadas ao stress térmico. A estrutura cristalina das fibras de Ta2O5 foi determinada como monoclínica, quando dopada com íons terras-raras em concentração nominal superior a 1 mol% apresentaram a estrutura como triclínica. Cristais de La2O3 também foram obtidos. Porém o La2O3 é altamente higroscópico, transformaram-se em La(OH)3. Os cristais La3TaO7, LaTaO4, LaTa3O9, La2Ta12O33, LaTa5O14 e LaTa7O19 puros e, quando possível dopados com íons terras-raras (Nd+3, Tm+3 e Eu+3, foram caracterizados estruturalmente, por difração de raios X e em alguns casos, por espectroscopia micro-Raman, e opticamente, usando as técnicas de absorção óptica e fotoluminescência. / Innovative results related to the pulling and characterization of crystalline fibers of compounds in the La2O3 - Ta2O5 phase diagram. Structural and optical characterizations were carried out to evaluate the quality of the crystals grown. Compounds such as La3TaO7 (Melting point: 2020 ºC), LaTaO4 (1930 ºC), LaTa3O9 (1850 ºC), La2Ta12O33 (1890 ºC), LaTa5O14 e LaTa7O19 and the end member Ta2O5 (1872 ºC) and La2O3 (2315 ºC) precursors were grown by laser-heated pedestal growth (LHPG). Fibers of lengths of up to 60 mm and with diameters ranging from 250 to 2200 μm were obtained in open atmosphere from the melting of pedestals with stoichiometric compositions that are prepared by the cold extrusion process. Diagrams of pulling rate on the fiber diameter were built to define experimental conditions for the growth of transparent crystals and free defect, such as microcracks. A study on thermal solid-liquid interface was performed for the Ta2O5 compound to determine the maximum diameter of the crystal it is possible to obtain without the occurrence of cracks associated with thermal stress. The crystal structure of the fibers of Ta2O5 was monoclinic, with the exception of as-doped rare-earth ions in nominal concentration more than 1 mol% which was determined as triclinic. Transparent La2O3 crystals were grown and verified which its absorbed water from the environment and transformed into La(OH)3. The crystals La3TaO7, LaTaO4, LaTa3O9, La2Ta12O33, LaTa5O14 and LaTa7O19 pure and, when possible doped rare-earth ions (Nd+3, Tm+3, Eu+3), were characterized by X-ray diffraction, and in some cases, by micro-Raman spectroscopy, and optically, using the techniques of optical absorption and photoluminescence.

Nesta tese são apresentados resultados inovadores de puxamento e caracterização de fibras cristalinas de compostos presentes no diagrama de fases de equilíbrio La2O3 - Ta2O5. Os compostos La3TaO7 (Ponto de Fusão: 2020 ºC), LaTaO4 (1930 ºC), LaTa3O9 (1850 ºC), La2Ta12O33 (1890 ºC), LaTa5O14 e LaTa7O19 mais os óxidos precursores Ta2O5 (1872 ºC) e La2O3 (2315 ºC) foram crescidos pela técnica Laser-heated pedestal growth (LHPG). Cristais no formato de fibras, com diâmetros que variaram de 250 a 2200 μm e comprimentos de até 60 mm, foram obtidos em atmosfera aberta a partir da fusão de pedestais preparados por extrusão a frio e na composição estequiométrica desejada. Diagramas de velocidade de puxamento em função do diâmetro da fibra foram construídos para se definir as condições experimentais ideais para o crescimento de cristais transparentes e livres de defeitos, como microtrincas. Um estudo térmico na interface sólido-líquido foi realizado para o composto Ta2O5 de modo a determinar o diâmetro do cristal máximo que é possível de se obter sem a ocorrência de trincas associadas ao stress térmico. A estrutura cristalina das fibras de Ta2O5 foi determinada como monoclínica, quando dopada com íons terras-raras em concentração nominal superior a 1 mol% apresentaram a estrutura como triclínica. Cristais de La2O3 também foram obtidos. Porém o La2O3 é altamente higroscópico, transformaram-se em La(OH)3. Os cristais La3TaO7, LaTaO4, LaTa3O9, La2Ta12O33, LaTa5O14 e LaTa7O19 puros e, quando possível dopados com íons terras-raras (Nd+3, Tm+3 e Eu+3, foram caracterizados estruturalmente, por difração de raios X e em alguns casos, por espectroscopia micro-Raman, e opticamente, usando as técnicas de absorção óptica e fotoluminescência. / Innovative results related to the pulling and characterization of crystalline fibers of compounds in the La2O3 - Ta2O5 phase diagram. Structural and optical characterizations were carried out to evaluate the quality of the crystals grown. Compounds such as La3TaO7 (Melting point: 2020 ºC), LaTaO4 (1930 ºC), LaTa3O9 (1850 ºC), La2Ta12O33 (1890 ºC), LaTa5O14 e LaTa7O19 and the end member Ta2O5 (1872 ºC) and La2O3 (2315 ºC) precursors were grown by laser-heated pedestal growth (LHPG). Fibers of lengths of up to 60 mm and with diameters ranging from 250 to 2200 μm were obtained in open atmosphere from the melting of pedestals with stoichiometric compositions that are prepared by the cold extrusion process. Diagrams of pulling rate on the fiber diameter were built to define experimental conditions for the growth of transparent crystals and free defect, such as microcracks. A study on thermal solid-liquid interface was performed for the Ta2O5 compound to determine the maximum diameter of the crystal it is possible to obtain without the occurrence of cracks associated with thermal stress. The crystal structure of the fibers of Ta2O5 was monoclinic, with the exception of as-doped rare-earth ions in nominal concentration more than 1 mol% which was determined as triclinic. Transparent La2O3 crystals were grown and verified which its absorbed water from the environment and transformed into La(OH)3. The crystals La3TaO7, LaTaO4, LaTa3O9, La2Ta12O33, LaTa5O14 and LaTa7O19 pure and, when possible doped rare-earth ions (Nd+3, Tm+3, Eu+3), were characterized by X-ray diffraction, and in some cases, by micro-Raman spectroscopy, and optically, using the techniques of optical absorption and photoluminescence.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:05:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6884_1.pdf: 4673455 bytes, checksum: f0da43229954e651283ee841c63bee25 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / A Província Pegmatítica da Borborema (PPB) é mundialmente conhecida desde a II Guerra Mundial por seus pegmatitos mineralizados principalmente em Ta-Nb, Be, Sn, Li e mineraisgemas (elbaíta, água marinha, morganita, espessartita, etc.). Esses pegmatitos graníticos, de idade Brasiliana (Neoproterozóico), estão encaixados principalmente em biotita-xistos da Formação Seridó e em quartzitos e metaconglomerados da Formação Equador. A geologia, estrutura interna e mineralogia destes pegmatitos graníticos vêm sendo estudadas há mais de meio século, mas novas espécies minerais continuam a ser descritas, até os dias atuais. Os primeiros estudos de litogeoquímica, química mineral e de inclusões fluidas, foram publicados durante a última década e são ainda muito escassos. Desenvolveram-se estudos de inclusões fluidas, litogeoquímica e química mineral em micas, feldspatos, turmalina, granada, gahnita e nióbio-tantalatos. Os pegmatitos Boqueirão, Capoeira 1, 2 e 3, e Quintos, situados no município de Parelhas, Estado do Rio Grande do Norte foram selecionados para este estudo devido a sua perfeita zonação, no primeiro caso e por causa de trabalhos mineiros ativos nos outros casos, possibilitando a obtenção sistemática de amostras frescas e bem localizadas. São pegmatitos heterogêneos típicos, encaixados discordantemente em quartzitos e metaconglomerados da Formação Equador, mineralizados em elementos raros, conhecidos classicamente pela produção de tantalatos, berilo e espodumênio. Os pegmatitos Capoeira e Quintos foram reativados recentemente para a extração da elbaíta mundialmente conhecida como turmalina Paraíba , de cor azul turquesa e brilho excepcional. São registrados rosetas de elbaíta crescendo a partir de uma massa de albita em direção a bolsões de quartzo da parte central dos pegmatito Quintos e Capoeira 2. Estas feicões sugerem uma origem primária para os agregados elbaíta-albita em vez de formarem corpos de substituição, como se supunha. A ocorrência de nióbiotantalatos exóticos na zona II do pegmatito Quintos, sugere um alto grau de fracionamento. A ocorrência de apófises de quartzo-albita-turmalina, conectado por meio de veios albíticos à zona de albita do pegmatito Capoeira 2, indica a possibilidade de que os pegmatitos Capoeira 2 e 3, pequenos e mais fracionados, tenham se formado a partir de apófises do pegmatito Capoeira 1, maior e menos fracionado. Análises de microssonda eletrônica em turmalinas negras da zona de borda dos pegmatitos Quintos e Capoeira revelaram tratar-se de dravitas e não schorlitas como se supunha, baseados em razões Fe/(Fe+Mg) variando entre 0,30 a 0,48. As elbaítas gemológicas dos pegmatitos Quintos e Capoeira se distinguem de elbaítas usuais pelos altos teores de CuO, atingindo 1,73% em peso, excesso de Al na posição estrutural Y e grande vacância (até 0,49apfu) na posição X, confirmando dados de outros autores. Estes dados indicam que elas se cristalizaram em temperaturas mais baixas que as elbaítas do pegmatito Boqueirão. As granadas têm de 56% a 88 mol% de espessartita, onde os maiores teores de Mn foram encontrados nas granadas do pegmatito Quintos. Não se observam variações químicas consideráveis ao longo de perfis borda-núcleo em um mesmo cristal de granada. Altas relações Zn/Fe (13,27 a 14,2) e 83,3 a 92,1mol% de gahnita em espinélio verde dos pegmatitos Capoeira 2 e Quintos corroboram com alto grau de fracionamento destes pegmatitos. Análises de elementos maiores e traços em muscovitas, por fluorescência de raios-X e por ICP-MS revelam conteúdos de Rb de até 10200 ppm e relações K/Rb variando entre 8 e 69. A interpretação de relações gráficas K/Rb versus Rb, K/Rb versus Ba, K/Rb versus Zn, K/Rb versus Ga e Al/Ga versus Ga, permitem classificar, ainda preliminarmente, esses pegmatitos como tipo complexo , subtipo lepidolita . A química mineral de granada e turmalina são coerentes com esta classificação. O pegmatito Quintos, de acordo com estes dados, é o que alcançou o maior grau de fracionamento, seguido por Capoeira 2 e 3, sendo Capoeira 1 e Boqueirão, os menos fracionados. Dois principais grupos de inclusões fluidas (IF), respectivamente aquosas e aquocarbônicas, podem ser observadas. As IF aquocarbônicas de baixa salinidade (2-4% NaCleq., em peso) e 40 a 50 vol. %CO2 líquido, são formadas já durante a cristalização da zona de contato dos pegmatitos, coexistindo com o magma pegmatítico até o final da cristalização da zona de blocos de feldspato (III). A fase carbônica dessas IF é dominantemente CO2, com 0,3 a 1,2mol% de N2 e outros voláteis abaixo dos limites de detecção da microespectrometria Raman. As IF aquosas, com moderada salinidade (10 a 25% NaCleq., em peso), se individualizaram durante a formação dos núcleos de quartzo e corpos de substituição, seguidas por inclusões aquosas de baixa salinidade em estágio tardio da formação do quartzo. Dados microtermométricos de inclusões fluidas, em combinação com dados petrológicos experimentais existentes sobre as condições de estabilidade de espodumênio e euclásio, permitem estimar as condições de cristalização dos pegmatitos entre 580-400ºC e 3,8kbar, em condições isobáricas. A saturação precoce em H2O e CO2 seguida por saturação em água contrasta com observações em muitas outras províncias pegmatíticas no mundo, onde dados de IF estão disponíveis. A saturação precoce em voláteis está também em desacordo com resultados experimentais de saturação em água, com vidro macusani simulando a cristalização de pegmatitos, mas outros exemplos de saturação precoce são conhecidos na literatura. Observações de campo, dados de química mineral e de inclusões fluidas indicam diferenças nos graus de fracionamento entre os pegmatitos estudados. Os pegmatitos Capoeira 2 e Quintos, portadores das elbaítas do tipo turmalina Paraíba , são os mais evoluídos. Os dados de química mineral sugerem um alto grau de fracionamento dos pegmatitos estudados em comparação com dados de outros pegmatitos da Província. Finalmente, as diferenças no grau de fracionamento e observações de campo sugerem a possibilidade de diferentes estágios de formação de pegmatitos na Província