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minerais
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MINERALOGIA
Disciplina: Geotecnia Aplicada (CIV027)
Prof.: Geol. MSc. Fernando E. Boff
FACULDADE DA SERRA GAÚCHA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
1
Estrutura de Apresentação
Introdução
Objetivos
Minerais
Estrutura cristalina
Origem dos minerais
Classificação sistemática.
Identificação dos minerais
Identificação macroscópica
Utilidades dos minerais
2
Introdução
A compreensão do planeta Terra pressupõem o conhecimento das
características dos materiais em especial aqueles que estão na
porção superficial (crosta) com os quais temos maior contato.
Na superfície tanto materiais inconsolidados (tais como o solo as
areias dos rios e praias) e as rochas consolidadas podem ser
constituídos por minerais.
Os principais usos dos minerais incluem: ferroligas, metais
preciosos, metais raros, materiais de construção, materiais para
indústria química, fertilizantes, cimento, cerâmica, refratários,
abrasivos, isolantes, fundentes, pigmentos, gemas, recursos
energéticos (urânio), etc.
Desta maneira pode-se constatar que muitas coisas que utilizamos
no dia-a-dia vêm do reino mineral. 3
ObjetivosSerão abordados nesta aula:
• as características físicas e químicas dos principais minerais
formadores de rochas, procurando-se destacar os aspectos
característicos para fins de identificação e Classificação dos
Minerais.
• Também serão destacados alguns exemplos de usos e
aplicações dos minerais.
4
MineraisOs minerais são os constituíntes sólidos de todas as rochas ígneas,
sedimentares e metamórficas e ocorrem como cristais.
Um mineral pode ser definido como uma substância sólida natural,
inorgânica, que tem uma composição química definida ou uma variação
em sua composição e uma estrutura atômica regular que guarda uma
íntima relação com sua forma cristalina.
As características necessárias para ser um mineral são:
Ser sólido;
Ocorrer naturamente;
Ser inorgânico;
Ter composição química definida;
Possuir estrutura interna cristalina;
Gerado através de processos geológicos;
Exclui substâncias líquidas (exceção ao mercúrio em T ambiente) e
gasosas;
Exclui substâncias criadas artificialmente (como por exemplos os betões ou
os diamantes artificiais).5
Estrutura Cristalina – é o ordenamente tridimensional interno formado
pelos átomos constituintes dos minerais.
O hábito cristalino é o ordenamento dessa estrutura na forma geométrica
do mineral quando a cristalização ocorre em condições ideais.
A unidade que se repete é denominada de cela unitária, que serve de base
para a construção do retículo cristalino.
É importante salientar que na natureza os cristais perfeitos são raros
sendo mais comum as formas irregulares.
Este fator juntamente com a composição química é que define um mineral.
Estrutura Cristalina (reticulo cristalino)
Arranjo espacial dos íons de Na+ e Cl- no composto NaCl
(halita). Note-se o hábito cristalino na forma de cubo
apresentado pelo mineral.6
Estrutura Cristalina
Dois ou mais minerais podem ter a mesma composição química, mas
estruturas cristalinas diferentes, sendo nesse caso conhecidos como
polimorfos do mesmo composto. Por exemplo, a pirita e a marcassita são
ambos constituídos por sulfeto de ferro, embora sejam totalmente distintos
em aspecto físico e propriedades.
Similarmente, alguns minerais têm composições químicas diferentes, mas a
mesma estrutura cristalina, originando isomorfos. Um exemplo é dado pela
halita, um composto de sódio e cloro em tudo similar ao vulgar sal de
cozinha, a galena, um sulfeto de chumbo, e a periclase, um composto de
magnésio e oxigênio. Apesar de composições químicas radicalmente
diferentes, todos estes minerais compartilham da mesma estrutura cristalina
cúbica.
Na natureza existem 14 arranjos básicos tridimensionais de partículas (neste
caso átomos ou moléculas, entenda-se), designados por redes de Bravais,
agrupados em 7 sistemas de cristalização distintos, que permitem descrever
todos os cristais até agora encontrados.7
Sistemas CristalinosSistemas cristalinos, constantes cristalográficas e simetria principal de alguns minerais
8
Origem dos MineraisEstá condicionada aos componetes químicos e condições físicas
(temperatura e pressão) predominantes no ambiente de formação.
Os minerais originados no interior da Terra são diferentes daqueles
formados na sua superficie (crosta).
Na Tabela a seguir estão relacionadas as composições médias dos
principais componentes e elementos presente na crosta da Terra.
É por isso que os silicatos são os principais minerais formadores das rochas9
Estrutura e Composição interna da TerraA estrutura interna é resultante da diferenciação interna devido a
densidade do materiais.
10
Classificação Sistemática• A classificação dos minerais é baseada na composição química,
sistema de cristalização e usos.
• Classes:
Elementos nativos - 20 elementos que ocorrem não combinados.Ex.: ouro (Au), enxofre (S).
Sulfetos - combinação de metais com S, maioria dos mineraismetálicos. Ex.: galena(PbS), esfalerita (ZnS), pirita (FeS2)
Sulfatos e cromatos - combina elementos com S e O2. Ex.: barita(BaSO4), gipsita (CaSO4.2H2O);
Óxidos e/ou hidróxidos - combina metais c/Oy ou (OH)y; Ex.:hematita (Fe2O3), cassiterita (SnO2);
Silicatos - combina elementos com Si x . O y;
Halóides - inclui cloretos (Cl-), fluoretos(F-), brometos (Br-) eiodetos (I-). Halita (NaCl), fluorita (CaF2);
Carbonatos - inclui a presença de CO3. calcita (CaCO3), dolomita[CaMg(CO3)2];
Fosfatos, arseniatos e vanadatos - inclui a presença dePO4.apatita [Ca5(F,Cl,OH)(PO4)3]
Outros - molibdatos, tungstatos, nitratos e boratos. Scheelita(CaWO4)
11
Classificação Sistemática
SILICATOS
GRUPO DE MAIOR IMPORTÂNCIA:
-25% dos minerais conhecidos
- 40% dos minerais mais comuns
- 92% do volume da crosta terrestre:
59,4% - Feldspatos;
16,8% - Anfibólios e piroxênios;
12% - Quartzo;
3,8% - Micas;
ABUNDÂNCIA DOS
PRINCIPAIS MINERAIS:
12
Identificação dos Minerais
Macroscópicos
Microscopia ótica
Químicos
Métodos
13
Identificação Macroscópica
1. Hábito
2. Transparência
3. Brilho
4. Cor
5. Traço
6. Dureza
7. Clivagem, partição e fratura
8. Tenacidade
9. Peso específico (densidade)
10. Geminação
11. Propriedades elétricas e Magnetismo
Propriedades físicas dos minerais
14
Hábitos
Cúbico, octaédrico, dodecaédrico, romboédrico, etc.mineral caracterizado pela ocorrência frequente de cristais comas formas citadas.
Micáceo ou foliáceo (tabular ou lamelar): cristais tabularescom placas finas (lamelas) que se desprendem facilmente. Ex.:as micas, talco, hematita especular.
Prismático ou colunar: o mineral forma prismas. Ex.:turmalinas, rutilo, quartzo.
Fibrosos: que se quebram em prismas muito finos (fibrosos).Quando estas fibras são duras dizemos hábito acicular (igual aagulha). Ex: amianto, gipso, sillimanita.
Hábito de um mineral é a aparência externa de um mineral, ou a
forma característica e comum, ou a combinação de formas
cristalográficas, em que o mineral se cristaliza.
15
Dentrítico: forma arborescente ou como um emaranhado deraízes, onde de um ramo central saem ramos secundários,os quais também se dividem em ramos menores. Ex.:Pirolusita
Mamelonar: apresenta superfícies arredondadas(mamelões). Ex: goethita, pirolusita, hematita.
Botrioidal: Pequenas formas arredondadas e juntas comoum cacho de uva.
Granular: Mineral em forma de agregados de grãos.
Reniforme: formas arredondadas iguais a rins.Ex:piromorfita
Estalactítico: forma de estactites. Ex: pirolusita, calcita
Maciço: Mineral compacto de forma irregular. Ex: Carnalita,hematita.
Hábitos
16
Hábitos
Hábitos
Zeolita (natrolita) – Acicular, radial
Acicular
18
Hábitos
Água Marinha (variedade de Berilo)
Colunar
19
Hábitos
Botrioidal e maciço
Hábito Botrioidal Hábito Maciço20
Hábitos
Magnetita - aglomerados maciços
Maciço
21
Hábitos
Romanechita Goethita botrioidal
Botrioidal
22
Hábitos
23
Mamelonar
Goethita
Hábitos
HematitaFeldspato (sanidina)
Tabular
24
Hábitos
Wollastonita
Crocidolita
Fibroso
25
Hábitos
Mineral de biotitaMinerais de moscovita
Micáceo ou Foliáceo
26
Hábitos
Quartzo
Prismático
27
Hábitos
Calcita
Granular
28
Transparência
29
Transparentes: minerais que não absorvem ou
absorvem pouco a luz
Translúcidos: absorvem consideravelmente a luz
(transparente quando em lâminas muito finas)
Opacos: absorvem totalmente a luz (elementos
nativos, óxidos e sulfetos)
Diamante
transparente
Brilho
Brilho – Trata-se da quantidade de luz refletida pela
superfície de um mineral. Os minerais que refletem mais de
75% da luz exibem brilho metálico.
Quanto ao brilho dividem-se os minerais em:
Brilho Metálico - Característico de determinados minerais
que apresentam elevado índice de refração, como por
exemplo metais nativos (ouro, prata). Têm aparência brilhante
dos metais.
Brilho Não Metálico - Característico dos minerais de cor
clara, em geral transparentes ou translúcidos.
30
Brilho
Galena Topázio
brilho metálicobrilho vítreo
31
Cor
Cor – A cor exibida por um mineral é o resultado da
absorção seletiva da luz e está relacionada com defeitos
estruturais, composição química ou impurezas no mineral.
Os principais fatores que colaboram para a absorção
seletiva são a presença de elementos químicos de
transição como Fe, Cu, Ni, V e Cr.
Pode ser muito importante, quando é típica de um
mineral, como, por exemplo, a cor amarelo-latão da pirita.
Mas no geral é variavel para um mesmo mineral. O
quartzo pode apresentar uma ampla variedade de cores,
correspondendo as variedades denominadas ametista
(lilás), citrino (amarelo-queimado), etc.32
Vanadinita
Pb5(VO4)3Cl
Azurita
Cu3(CO3)2(OH)2
Cor
33
Quartzo puro
incolor Quartzo róseo (Mn)
Ametista
(quartzo roxo)
– íons de Fe
Quartzo exposto à
radiação -
marrom
Variedades de quartzo
Cor
34
TraçoTraço – Trata-se da cor do pó do mineral, sendo obtida riscando o
mineral contra uma placa ou uma fragmento de porcelana de cor branca.
35
Clivagem
Clivagem - estárelacionada com orompimento daestrutura cristalinado mineral,produzindo-sesuperfícies planasdefinidas. Se dáparalelamente aosplanos de maiorcoesão. Tipos:perfeita, boa,regular, indistinta.
36
Clivagem
37
Fratura
Fratura: superfície de quebra do mineral,independente do plano de clivagem, podendo ser do tipoirregular (turmalina), concóide ou conchoidal (vidro,quartzo), dentada e estilhaçada.
ilustração da clivagem e fratura dos Minerais:
Clivagem Fratura38
Fratura
Quartzo
fratura conchoidal (concóide)
Obsidiana
39
Dureza
Dureza: está relacionada com a resistência que asuperfície do mineral oferece ao ser riscada. Édefinida pela Escala de Mohs. É relacionada àcoesão entre os átomos. Pode não ser igual emtodas as direções é portanto uma propriedadevetorial.
quanto mais forte as forças de união entre osátomos, mais duro o mineral. É determinada pelafacilidade ou dificuldade de ser riscado por outromineral, canivete, unha, etc.
40
DurezaEscala de Mohs
41
Avaliação Expedita da Dureza dos
Minerais
Dureza
42
Escala de Mohs
43
Peso Específico
Peso Específico: Também definido pela densidade
relativa. Exprime a relação entre o peso e o volume
ocupado por um mineral em comparação com a água
destilada a 4oC.
Os minerais, normalmente tem peso específico entre 2
e 4 g/cm3. quando acima de 4, são denominados de
pesados.
Densidade de alguns minerais
44
Peso Específico
Cassiteria (SnO2) –
densidade relativa: 6,8 – 7,1
Densidade relativa
45
Muitos minerais são bons condutores de eletricidade, como é o caso dos elementos
nativos (Cu, Au, Ag, etc.) e outros, são classificados como semicondutores
(sulfetos). Alguns minerais são classificados como magnéticos, como é o caso da
magnetita e da pirrotita, pois geram um campo magnético em sua volta com
intensidade variável.
Magnetita
(Fe3O4)
Propriedades Elétricas
46
47
Composição química e principais características de alguns minerais silicáticos e não-
silicáticos
Descrição de alguns Silicatos
QUARTZO – SiO2
Propriedades Físicas
-Dureza – 7
- Densidade – 2,65
- Brilho – Vitreo
- Cor – Variado
- Hábito – prismático a maciço
- Traço – Incolor
-Fratura - Conchoidal
48
Descrição de alguns Silicatos
FELDSPATO ORTOCLÁSIO – K(AlSi3O8)
Propriedades Físicas
-Dureza – 6
- Densidade – 2,57
- Brilho – Vitreo
- Cor – Vermelho carne
- Hábito – prismático
- Traço – Incolor
- Clivagem - boa
FELDSPATOS
49
Descrição de alguns Silicatos
FELDSPATO PLAGIOCLÁSIO – Na,Ca(Al2Si2O8)
Propriedades Físicas
-Dureza – 6
- Densidade – 2,62-2,76
- Brilho – Vitreo
- Cor – Branco e cinza
- Hábito – prismático
- Traço – Incolor
- Clivagem - boa
FELDSPATOS
50
Descrição de alguns Silicatos
BIOTITA – K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2
Propriedades Físicas
-Dureza – 2,5 - 3
- Densidade – 2,8 – 3,2
- Brilho – Vitreo
- Cor – Castanho-
escuro a preto
- Hábito – lamelar
- Traço – Incolor
- Clivagem - perfeita
MICAS
51
Descrição de alguns Silicatos
MUSCOVITA – KAl2(AlSi3O10)(OH)2
Propriedades Físicas
-Dureza – 2,0 – 2,5
- Densidade – 2,76 – 3,1
- Brilho – Vitreo
- Cor – Incolor
- Hábito – lamelar
- Traço – Incolor
- Clivagem - perfeita
MICAS
52
Descrição de alguns Silicatos
TALCO – Mg3Si4O10(OH)2
Propriedades Físicas
-Dureza – 1,0
- Densidade – 2,7 – 2,8
- Brilho – gorduroso
- Cor – Verde, cinza ou branco
- Hábito – fibroso
- Traço – branco
- Clivagem – perfeita
- Untoso ao tato
TALCO
53
Descrição de alguns Silicatos
NATROLITA – Na2Al2Si3O10.2H2O
Propriedades Físicas
-Dureza – 3,5 a 5,5
- Densidade – 2,1 a 2,3
- Brilho – vitreo
- Cor – incolor a branca, amarelo a vermelho
- Hábito –grupos de cristais distribuidos radialmente,
fibrosa, maciça, granular ou compacta
- Traço – branco
- Clivagem – perfeita
ZEÓLITAS
Cristais aciculares de mesolita
Cristais aciculares de natrolita
54
Óxidos
Propriedades
–Hábito - Cúbico, octaédrico, dodecaédrico pentagonal
– Clivagem - Muito fraco {001}
– Dureza - 6,0 - 6,5
–Densidade relativa - 4,95 - 5,10
– Fratura - Conchoídal a irregular
– Brilho – Metálico
– Cor - Amarelo-claro, amarelo-latão a preto
– Associação - Muito variada.
– Propriedades Diagnósticas - Duzera alta, brilho, forma, cor amarela.
Ocorrência - Gerado por processos metamórficos, magmáticos,
hidrotermais e sedimentares ou diagenéticos em ambiente redutor.
–Usos - Obtenção de ácido sulfúrico e ferro. Possui aplicação em
joalherias.
PIRITA
Fórmula Química - FeS2
55
Óxidos
–Hábito - Romboédrico, tabular, granular, laminar,
botroídal, compacto, terosso
–Dureza - 5,5 - 6,5
–Densidade relativa - 4,9 - 5,3
–Fratura - Subconchoídal a ausente
–Partição - Romboédrica e basal.
–Brilho - Metálico a esplêndido
–Cor - Vermelho-sangue, cinza metálico a preto
–Usos - Importante fonte de ferro e o principal
mineral de minério da grande maioria das jazidas.
Hematita botroídal
(preta e castanha)
HEMATITA
Fórmula Química – FeO3
56
Utilidade dos MineraisA - Cerâmica, Vidro, Esmalte
Argila (caolinita): tijolos, telhas, porcelanas, cerâmicas
Quartzo: base da manufatura do vidro
Feldspato: manufatura do vidro, vitrificação sobre a cerâmica,
porcelana, telha e etc...
Nefelina: manufatura do vidro
Fluorita: revestimento de esmalte
B – Fertilizantes:
Apatita e rocha fosfatada: fósforo
Silvita: potássio
Salitre do chile : nitrogênio
C - Aparelhos Óticos e Científicos
Quartzo: osciladores de rádio, prismas, lentes especiais, fibra ótica
Fluorita: lentes transparentes em luz ultravioleta e no infravermelho
Gipso e micas: usadas em microscópios
Turmalina: manômetros para pressões momentâneas altas57
Utilidade dos Minerais
D - Refratários
Magnesita: revestimento de fornos
Dolomita: para revestimento de fornos
Cianita: porcelanas de alta qualidade, como as velas usadas
nos motores
Grafita: cadinhos para a manufatura do aço
Talco: placas grossas para tampos de mesa de laboratórios
Cromita, zircão e argila: tijolos para revestimento de fornos
Asbestos: produtos resistentes ao calor, para fins de
isolamento
Mica (moscovita): para fins de isolamento elétrico
E - Abrasivos
Diamante: brocas perfuratrizes, corte do vidro e etc....
Coríndon: esmeril
Quartzo: lixas 58
Utilidade dos Minerais
F - Minérios de Metais
Alumínio: bauxita (fabricação de chapas, tubos e peças fundidas,
utensílios de cozinha, aparelhos domésticos, mobílias, tintas,
folhas, sais, refratários aluminosos e etc...);
Antimônio: estibnita (fabricação de ligas, fogos de artificiais,
fósforos e cápsulas detonantes, vulcanização da borracha,
pigmento. Usado na medicina como tártaro emético);
Chumbo: galena (principal ingrediente de muitas tintas brancas,
fabricação do vidro, brilho a cerâmica, tubos, folhas, ligas como a
solda, proteção contra radiação);
Cobre: cobre nativo (fios elétricos, ligas como o latão, bronze e
prata alemã entre outros)
Cromo: cromita (metalurgia, refratários, química, liga, aço
inoxidável, resistências de equipamentos elétricos, tijolos
refratários, tintas, indústria farmacêutica);
Estanho: cassiterita (folha de flandres e latas para
acondicionamento de alimentos); 59
Utilidade dos Minerais Ferro: hematita (chapas, barras, folhas, vigas, pigmentos para tintas, entre
outros);
Manganês: pirolusita (fabricação do aço, ligas, desinfetante no permanganato de
potássio, como secante nas tintas, para descorar o vidro, nas pilhas e baterias);
Mercúrio: cinábrio (termômetros, barômetros, tintas para cascos de navios);
Níquel: pentlandita (aço, ligas, molas de relógios e etc...);
Zinco: esfarelita (galvanização do ferro, latão, tintas, preservação da madeira,
medicina);
Titânio: ilmenita (pigmentos, material de estruturas como motores, aviões e etc...,)
Tungstênio: wolframita (ferramentas, válvulas, molas, formões, limas, filamentos
de lâmpadas);
G - Gemas
diamante, coríndon (rubi-vermelho e safira-azul), berilo (esmeralda-verde, água-
marinha-azul-verde, morganita-rosa, berilo dourado-amarelo), espudomênio
(kunzita-rosa, hiddenita-verde), turmalina (rubelita-vermelha, esmeralda brasileira-
verde, indicolita-azul escuro), espinélio (rubi espinélio-vermelho intenso), granada
(vermelha), topázio (vinho, amarelo, azul, rosa), zircão (incolor), opala, turquesa
(verde a azul), quartzo (cristal de rocha-incolor, ametista-púrpura a violeta, quartzo
rosa, citrino-amarelo), feldspato (pedra da lua-branca leitosa, amazonita-verde)
Bibliografia Consultada
•Milovsky, A,V. & kononov, O. V. Mineralogy. Mir Publishers Moscow,
320p. 1985.
•Schumann, W. Gemas do Mundo: traduzido por: Rui Ribeiro Franco e
Mario Del Rey. 2a ed. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico. 1983.
•Teixeira, Wilson et al. Decifrando a Terra. Oficina de Textos. USP. São
Paulo. 568p. 2000._Cap.: 2
•Skinner, B. J. & Porter, S. The Dynamic Eath. An Introduction to
Physical Geology. John Wiley & Sons, Inc. 3a Edition. New York. 1995.
•Machado, F.B.; Moreira, C.A.; Zanardo, A; Andre, A.C.;Godoy, A.M.;
Ferreira, J. A.; Galembeck, T.; Nardy, A.J.R.; Artur, A.C.; Oliveira,
M.A.F.De. Enciclopédia Multimídia de Minerais e Atlas de Rochas. [on-
line]. Disponível na Internet via WWW. URL:
http://www.rc.unesp.br/museudpm. Arquivo capturado em __
de ________de 200_.61
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das Rochas
62