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Noções de mineralogia Instituto Federal de Alagoas - Campus Piranhas Curso de Engenharia Agronômica Disciplina de Geologia Aplicada a Pedologia Piranhas AL 2017 Prof. José Thales Pantaleão Ferreira

Instituto Federal de Alagoas - Campus Piranhas Curso de ... · Mineralogia é uma ciência componente das geociências que estuda os minerais (Processos, formas e ... Estrutura interna

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Noções de mineralogia

Instituto Federal de Alagoas - Campus Piranhas

Curso de Engenharia Agronômica

Disciplina de Geologia Aplicada a Pedologia

Piranhas – AL

2017

Prof. José Thales Pantaleão Ferreira

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Minerais: Breve apresentação

➢ Mineralogia é uma ciência componente das geociências

que estuda os minerais (Processos, formas e

funcionalidades para diversos fins).

➢ Estuda diversas problemáticas relacionadas a minerais,

por exemplo: Mineralogia Ambiental, Médica e Forense.

➢ Atualmente, há mais de 4831 espécies de minerais (IMA,

2013), sendo que Branco e Chaves (2006) indicam que,

anualmente, há o incremento de mais 40 a 50 espécies

de minerais aos bancos de dados.

➢ Somente 10% desses minerais são abundantes na crosta

terrestre, sendo os demais raros e/ou incomuns

(BRANCO; CHAVES, 2006).

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O que é um mineral?

➢ É um sólido de ocorrência natural, formado por

processos inorgânicos, com um arranjo atômico

ordenado (cristalino) e uma composição química

homogênea e definida, porém não necessariamente

fixa.

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Sólido de ocorrência natural

Água Líquida Água

Congelada

Esmeralda Natural x Esmeralda Sintética

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Formado por Processos Inorgânicos

Carbonato de Cálcio (CaCO3)

Aragonita (Carbonato de Cálcio (CaCO3))Halita (NaCl)

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Arranjo Atômico Ordenado

Estrutura interna de átomos arranjados em um

padrão geométrico regular e repetitivo;

Sólidos que não possuem arranjo atômico

ordenado são chamados de amorfos;

lustração esquemática de um reticulado cristalino com o destaque para a célula

unitária (região em azul) ASKELAND, 1998).

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Origem dos Minerais Secundários

Intemperismo Químico;Principais reações:

Dissolução - Hidratação – Hidrólise – Ácidolise -

Oxidação

Alteração dos minerais primários;

Herdado do material de origem;

Neoformados;

Rochas e depósitos sedimentares.

Ambientes mal drenados com concentração de

bases.

Olivina - Piroxênios - Anfibólios - Micas -

Feldspatos.

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O que é o termo cristalino?

O termo "cristalino", significa ordenamento atômicoem uma escala que pode produzir uma ordem regularde manchas de difração quando a substância eatravessada por onda de comprimento satisfatório(raios X, elétrons, nêutrons etc. (NICKEL; GRICE, 1998,p.230).

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Espectro de difração de raios X em

material amorfo.Espectro de difração de raios X em

material cristalino.

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Os seres vivos e os Minerais

Segundo Nickel e Gride (1998, p. 230):

O limite entre mineral e não-mineral pode ser

obscuro, dadas as intervenções humanas e de

outros animais.

A diagenêse está, até certo ponto, influencia

por ações bacterianas, ademais a biosfera é

considerada como parte integrante dos ciclos

geobioquímicos. Exemplos: Hidroxilapatita,

Whewellita (cálculos urinários) e Aragonita

(conchas), porém eles podem ser formados

também por processos geológicos.

Substâncias antropogênicas, feitas pelo

Homem, não são consideradas como

minerais.

Feldspato Aventurino

(Oligoclásio)

Quartzo Dendrítico

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Se tais substancias são formadas

puramente como resultado da exposição

de rochas ou minerais preexistentes à

atmosfera ou aos efeitos de aguas

subterrâneas, elas podem ser aceitas,

geralmente, como minerais;

Substâncias formadas pela ação de

processes geológicos sobre material

orgânico, como os compostos químicos

cristalizados de substâncias orgânicas

em folhelho ou de guano de morcego,

podem ser aceitas como minerais.

Gipso

Citrino

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Possíveis modificaçõesDe acordo com Klein e Dutrow (2012), há uma

tendência dos minerais deixarem de ser exclusivamente

inorgânicos, pois desde o surgimento dos seres vivos, eles

vem produzindo minerais idênticos aos naturais. Ademais,

acredita-se que desde o Cambriano, os organismos já

produziam 64 tipos de minerais. Abaixo segue quadro com

alguns exemplos de minerais biogênicos (biomineralização).

Mineraloide Fórmula Química Animal/orgão

Apatita Ca5(PO4, CO3)3 (OH,O,F) Vertebrados/ Dentes e ossos

Calcita, Aragonita e Vaterita (CaCO3) Bivalves/ Conchas

Dolomita CaMg (CO3)2 ?

Magnetita (Fe3O4) Pássaros/ orientação

Enxofre nativo (S) ?

Fluorita (CaF2) ?

Monohidrocalcita (CaCO3. H2O) ?

Vivianita Fe (PO4)3 . H2O ?

Vaterita Peixes/ Ontólitos

Fonte: Klein e Dutrow (2012)

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Mineralóide (amorfo)São substâncias que apresentam

características semelhantes aos

minerais, entretanto são amorfas, não

possuem cristalinidade (Ex: géis, vidros,

âmbar, obsidiana, carvão mineral,

pérola, opala e outros).

De acordo com Nickel e Gride (1998),

tais substâncias podem ser divididas em

duas categorias:

Amorfo - substâncias que nunca foram

cristalinas e não difratam;

Metamíticas - aquelas que foram

alguma vez cristalinas, mas cuja

cristalinidade foi destruída por radiação

ionizante. Opalas (SiO2·nH2O)

Obsidiana (SiO2)

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Composição da Crosta Terrestre

➢ Dos 88 elementos que ocorrem naturalmente, menos 8

compõem aproximadamente 90% em peso da crosta

terrestre.

➢ Destes, o oxigênio é o mais abundante [...], a crosta da

Terra consiste quase inteiramente em compostos de

oxigênio que são principalmente silicatos, carbonatos,

óxidos, hidróxidos, fosfatos e sulfatos.

➢ Em termos do número de átomos, o oxigênio excede

60%. Quando se considera o volume dos íons mais

comuns observa-se que o oxigênio constitui

aproximadamente 94% do volume da crosta (KLEIN;

DUTROW, 2012, p. 117).

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Composição da Crosta Terrestre

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Minerais Silicatos

A organização estrutural dos silicatos é de alta

importância para os solos, uma vez que repercute na sua

resistência ao intemperismo e na formação dos solos

(OLIVEIRA, 2006).

São os mais abundantes na crosta e manto terrestres,

sendo que a sílica, forma tetraedros os quais se agregam

entre si ou com cátions via compartilhamento dos átomos

apicais de oxigênio (ANDRADE et al. 2009).

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Minerais Silicatos

Classe Radical

Aniônico

Ex. Mineral

Nesossilicatos (SIO4)-4 Olivina

Sorossilicatos (SIO4)-4 Epídoto

Ciclossilicatos (SIO4)-4 Turmalina

Inossilicatos de

cadeia simples

(SIO4)-4 Piroxênio

Inossilicatos de

cadeia dupla

(SIO4)-4 Anfibólios

Filossilicatos (SIO4)-4 Vermiculita e

Caulinita

Tectossilicatos (SIO4)-4 Quartzo e

Feldspatos

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Minerais não silicatos

Classe Radical Aniônico Ex. Mineral

Elementos nativos (Au), (Fe) e (Cu) Ouro, Prata e Ferro

Sulfetos (S-) ou (S²) Pirita e Galena

Óxidos (O²-) Rutilo e Hematita

Hidróxido (OH-) Goethita e Gibsita

Haloides F, Cl, Br e I Fluorita e Halita

Carbonatos (CO3)²- Aragonita e Calcita

Nitratos (NO3-) Salitre

Boratos (BO3-) Bórax

Sulfatos (SO4)²- Anidrita e Celestina

Cromatos (CrO4) Crocoíta

Fosfatos (PO4)³- Monzanita e Apatita

Arseniatos (AsO4)-³ Adamita e Eritrita

Vanadatos (VO4)-³ Vanadinita

Tungstatos (WO4)-² Scheelita

Molibdatos (MOO4)-² Wulfenita

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Minerais Polimorfos

Os minerais polimorfos são aqueles que têm essencialmente a

mesma composição química, mas diferentes estruturas cristalinas.

Polimorfos são considerados espécies distintas e recebem nomes

diferentes (NICKEL; MANDARINO, 1990, p. 303).

Exemplos de minerais polimorfos:

1) Pirita (FeS2) com estrutura isométrica e Marcassita (FeS2) com

estrutura ortorrômbica;

2) Grafita (C) com estrutura hexagonal e Diamante (C) Isométrico ou

cúbico;

3) Calcita (CaCO3) com estrutura romboédrica; Aragonita

(Ortorrômbico).

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Qual a importância dos minerais?

Os minerais são usados para diversos fins, por exemplos:

1) Como substrato, como as areias das praias;

2) Constituição das rochas;

3) Adornos e vestimentas (joias);

4) Lavar roupas (tensoativos em detergentes);

5) Escovação de dentes (como abrasivos no creme dental);

6) Eletricidade (minerais magnéticos e radioativos);

7) Depósitos de água;

8) Confecção de microprocessadores e relógios (silício/quartzo);

9) Construção civil;

10) Registram a história geológica da Terra;

11) Oscilações do polo magnético terrestre (magnetita);

12) Entender a formação e desenvolvimento do universo e do nosso sistema solar;

13) Formação dos solos, por meio de seus elementos e compostos químicos e

outros.

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Portanto:

Cristais de Quartzo

Arranjo Molecular do Quartzo

Os minerais:

São de ocorrência natural, não pode ser

construído pelo homem, caso o sejam recebem

a denominação de sintético, exemplo:

esmeralda sintética (KLEIN; DUTROW, 2012);

São inorgânicos, denotando sua gênese

natural e excluindo a participação dos animais

no processo;

Possuem arranjo cristalino que é o arranjo

tridimensional de seus átomos que se repetem,

formando sólidos simétricos.

Homogêneo concerne ao fato do mineral do

mineral possuir mesma composição química por

todo seu volume amostrado (KLEIN; DUTROW,

2012).

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Como os minerais são Formados?

Os Minerais são formados, principalmente, através de três

processos:

1. Cristalização Magmática;

2. Precipitação advindas de soluções saturadas;

3. Concentração de moléculas de elementos químicos

provenientes de fumarolas vulcânicas (Sublimados);

4. Reações entre minerais em estado sólido.

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1. Cristalização Magmática

Dá-se partir da solidificação do magma ou

lava.

Este processo ocorre quando um material

quente sofre uma diminuição de temperatura,

acarretando na união (nucleação) das moléculas

as quais estavam livres. Portanto, passam a

assumir uma posição fixa e ordenada em

estruturas cristalinas.

Vale ressaltar que quanto mais favorável for

as condições do meio, tais como: espaço,

quantidade de elementos químico e outros, mais

definidas serão as faces cristalinas do mineral.

Minerais advindos desse processo são: quartzo,

feldspato, micas e outros.

QUARTZO

FELDSPATO

MICA

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2. Precipitação advindas de soluções

saturadas

Ocorre por meio da evaporação e

precipitação de elementos de uma solução

saturada no fundo de uma depressão,

criando assim alguns minerais.

Convém lembrar que quanto mais lento

for este processo de formações, os cristais

serão mais definidos. Assim surgem alguns

minerais, tais como halita e gipsita.

Evaporito

Depósito salino cuja origem se relaciona à

precipitação e cristalização direta a partir de

soluções concentradas. Os evaporitos

principais são: gipsita, anidrita, halita,

carnalita, silvita, e, às vezes, calcita e

dolomita.

HALITA

GIPSITA

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3. Concentração de moléculas de

elementos químicos provenientes de

fumarolas vulcânicas (Sublimados)

Ocorre quando os átomos e moléculas

dissociadas pelas altas temperaturas,

presentes nas soluções gasosas

vulcânicas, sublimam ao entrar em contato

com as rochas das paredes dos condutos

vulcânicos ou quando são resfriadas

rapidamente.

Ex. Formação do enxofre das

fumarolas vulcânicas.

FUMAROLA VULCÂNICA

ENXOFRE

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4. Reações entre minerais em

estado sólido

Esse processo ocorre no estado sólido das

rochas/ minerais, principalmente, no processo

de metamorfismo;

Devido às altas pressões, temperaturas e

presença de fluídos intersticiais nas rochas, os

elementos químicos dos minerais acabam

realizando trocas iônicas conforme sua

afinidade química, compondo assim novos

minerais.

Cianita

Granada

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Série de Bowen

“A série dos minerais ferromagnesianos é descontínua, pois à medida que a

temperatura diminui, os minerais anteriormente formados reagem com o líquido

residual, originando um mineral, estável nas novas condições de temperatura, mas

com composição química e estrutura interna diferentes” (Site Internet).

Olivina - (Mg,Fe)2SiO

Biotita -

K(Mg,Fe)3(OH,F)2(A

l,Fe)Si3O10

Piroxênios –

XY(Si,Al)2O6

Anfibólios – (Si,Al)O4

Ortoclásio - KAlSi3O8

Muscovita - KAl2Si3AlO10(OH,F)2

Quartzo – SiO2

Cristalização em altas

temperaturas

Cristalização em baixas

temperaturas

P. de Fusão dos minerais

700°C

1900°C-1200°C

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Série de Goldich

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Como identificar um mineral?

Segundo Andrade et. al (2009), os minerais são identificados

a partir das seguintes técnicas:

1) Morfologia – propriedades físicas macroscópicas;

2) Microscopia óptica com luz polarizada;

3) Difratometria de raios X;

4) Microscopia eletrônica de Varredura.

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Propriedades macroscópicas dos minerais

1. Hábito Cristalino 9. Prop. Magnéticas

2. Dureza

3. Transparência

4. Brilho

5. Traço

6. Clivagem

7. Fratura

8. Densidade

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1. Hábito Cristalino

É a forma habitual exibida por um mineral, a qual é

relacionada com seu arranjo molecular interno. Nem todos os

minerais podem serem analisados pelos hábitos, pois podem

não apresentá-los.

Quartzo rutilado

Acicular

Muscovita

Laminar

Apatita

Prismático

Serpentina

Fibroso

Quartzo

Drusas Granular

Scheelita

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2. Dureza

Dureza é uma das propriedades de um mineral a qual

consiste na resistência do mineral a ser riscado, normalmente,

por um outro mineral.

Ela é medida em Mohs e varia de 1 a 10, quanto maior for o

número maior será sua dureza.

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3. Transparência

Transparência é a capacidade que os minerais tem de

permitirem a passagem da luz no seu interior.

Logo, são classificados como:

Transparentes= permitem grande passagem dos feixes

de luz;

Translúcidos= permitem apenas parte dos feixes de luz;

Opacos= não permitem a passagem dos feixes de luz

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Exemplos:

Quartzo

Gipso

Hematita

Transparente Opaco

Translucido

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4. Brilho

O brilho do mineral é a sua propriedade de reflexão da

luz, ela é dividida em:

1, metálico;

2, não-metálico (vítreo, nacarado, ceroso, gorduroso,

sedoso e acetinado).

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Exemplos de minerais e seus

brilhos:Quartzo

Vítreo

Hematita

Metálico

Malaquita

Gorduroso

Amianto

Acetinado

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5. Traço

É a cor do pó de um mineral ao ser

riscado em uma placa de porcelana ou

por outro mineral.

Vale ressaltar que, os minerais com

tonalidades opacas tendem a deixarem

traços colorido, porém os

transparentes e translúcidos costumam

ter traços incolores.Quartzo

Incolor

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6. Clivagem

Clivagem é a capacidade de alguns

minerais de quebrarem-se em planos

de fraqueza.

Devido a isso, há alguns tipos de

clivagem, as principais são: laminar,

cúbica e romboédrica.

Mica

Laminar

Calcita

Romboédrica

Galena

Cúbico

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7. Fratura

A fratura é comumente confundida

com a clivagem, pois ambas dependem

da estrutura atômica dos átomos.

No entanto, no caso da fratura, é

forma e textura resultante da quebra/

lascamento de um mineral.

Assim, o cristal quebra-se em um

superfície irregular, sendo o contrário da

clivagem a qual ocorre em planos de

fraquezas.

Tipos de fraturas: Irregular,

Conchoidal, Fibrosa, Serrilhada, Plana e

outros.

Feldspato Aventurino

Conchoidal

Cianita

Irregular

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8. Densidade

É a quantidade de massa em

um determinado volume.

A densidade relativa é um

número adimensional que indica

quantas vezes um certo volume

do mineral pe mais pesado que o

mesmo de água a 4°C

(ANDRADE et. al, 2009).

ICEBERG

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9. Propriedade Magnética

É a força de atração que

certos minerais exercem sobre

outros e são atraídos pelo

campo magnético de um imã.

Os minerais mais conhecidos

são a Magnetita (Fe3)4) e

Pirrotita (Fe1.xS).MAGNETITA

PIRROTITA

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Mas, afinal que produtos que usamos

são oriundos de minerais? O gesso (gipso).

Os cerâmicas (calin e outros argilo-minerais).

Ferro (Hematita).

Alumínio (Bauxita).

Vidros e relógios (Quartzo)

Fertilizantes (Calcitas).

Telhas (Amiantos).

Tinturas (Pirita, hematita e dentre outros)

Jóias (Ouro, Hematitas, Platina, Diamante, Coríndon,

berilo, amestistas, prata e dentre outros).

Alimentação- sais (halita).

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QUARTZO ROSEO

HEMATITA CRISTAL DE QUARTZO

MICA

RUTILO

FELDSPATO

IMAGENS DE MINERAIS

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Referências

ANDRADE, F. R. D. de. et. al A Terra sólida: minerais e rochas. IN: TEXEIRA, W. et.

al. Decifrando a Terra. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 2009. p. 130 -51.

BRANCO, P. M. ; CHAVES, M. L. S. C. A mineralogia e alguns de seus minerais

raros ou de gênese exótica. Terrae Didática, v. 2, p. 75-85, 2006.

IMA. INTERNACIONAL MINERALOGICAL ASSOCIATION. The New IMA List of

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cnmnc/IMA_Master_List_%282013-08%29.pdf> acessado em 03.10.2013 às 21:00

h.

NICKEL, E. H.;MANDARINO, J. A. PROCEDIMENTOS ENVOLVENDO A

COMISSÃO DE NOVOS MINERAIS E NOMES DE MINERAIS DA IMÃ, E

DIRETRIZES SOBRE NOMENCLATURA MINERAL. Revista Brasileira de

Geociências. 302-317 p., março/dezembro de 1990.

NICKEL, E. H.; GRIDE, J. D. COMISSÃO DE NOVOS MINERAIS E NOMES DE

MINERAIS DA IMA: PROCEDIMENTOS E DIRETRIZES SOBRE NOMENCLATURA

MINERALÓGICA Revista Brasileira de Geociências. 229-242 p., junho de 1998

KLEIN, C.; DUTROW, B. Manual de Ciências dos Minerais. Porto Alegre:

Bookman, 2012.