Texto de apoio:MADUREIRA Fº, J. B; ATENCIO; D.; McREATH. Minerais e Rochas: Constituintes da Terra sólida. In: TEIXEIRA et al.. Decifrando a Terra, São Paulo: Ed. Oficina de Textos, cap. 2, 2000, p. 28-42.

Reinaldo G. N. Ramos

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3.1 Apresentação

Para o estudo da Terra materiais da superfície.

Todos associações ± características de minerais.

M. inconsolidados (solos, areias) ou

Rochas consolidadas.Ao longo da história da

humanidade estes materiais foram essenciais para o desenvolvimento tecnológico.

O homem moderno é extremamente dependente do reino mineral (Alimentação;Saúde e Higiene; Energia; Construção Civil )

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3.2 Minerais: Unidades Constituintes das Rochas

3.2.1 O que são minerais e rochas

MINERAIS = elementos ou c. químicos , de composição definida (com limites), cristalizados e naturais (processos geológicos inorgânicos) em corpos celestes.

ESPÉCIE MINERAL = tipo de mineral. Ex: quartzo (SiO2).

CRISTAL = quando as condições geológicas favorecem a manifestação da organização atômica interna sob uma forma externa geométrica.

ROCHA = associação de minerais unidos por um processo geológico. Características: não é homogênea (sem a continuidade física de um mineral).

MINÉRIO = mineral ou rocha de importância econômica.

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Detalhamento dos principais conceitos de minerais

2. “cristalizados” = arranjo atômico interno tridimensional (ordenado) rede (retículo cristalino).

Retículo cristalino repetição de uma unidade atômica ou iônica (cela unitária = “tijolo”).

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1. “Composição química definida dentro de certos limites”Poucos = composição simples (único elemento). Ex: diamante (C).Alguns = composição fixa, independentemente do ambiente

geológico. Ex: quartzo (SiO2).Outros = composição variável. Ex: olivina (Mg,Fe)2 Si O4. Pode

variar entre dois Fe e zero Mg série de minerais = grupo das olivinas

Arranjo espacial dos íons de Na+ e Cl- no NaCl (halita), mostrando a cela unitária que resulta no hábito cristalino em cubos

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Comprovação da organização interna: hábito cristalino e clivagemHábito = forma geométrica externa natural, quando desenvolvida sob condições calmas e ideais.Clivagem = quebra em planos preestabelecidos (ligações químicas fracas).Na natureza, os cristais perfeitos dos minerais são raros. Mais comumente se apresentam como massas irregulares, portanto:Outra forma de comprovação da cristalinidade: propriedades ópticas.Mineralóides = substâncias sólidas amorfas. Ex: vidros naturais

Clivagem romboédrica da calcita

Hábito cúbico da limonita

CristalografiaEstuda a origem, desenvolvimento e classificação

dos cristais naturais (minerais) e artificiais.Simetria cristalográfica = estudo da simetria

externa por meio de elementos abstratos (planos, eixo e centro) e operações (reflexão, rotação e inversão).

Grau ou Classe de simetria = conjunto dos possíveis elementos de simetria.

Natureza = 32 graus, agrupados em 7 sistemas: cúbico, tetragonal, trigonal, hexagonal, ortorrômbico, monoclínico e triclínico.

OBS: A escola americana considera apenas 6 sistemas = o trigonal seria uma subdivisão do hexagonal.

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3. “formado naturalmente” Ocorrem espontaneamente na natureza. As sintéticas ajudam a entender o processo de

formação natural. Ex: diamante (mineral) e diamante sintético (não é mineral).

4. “inorgânico” Substâncias biogênicas não são. Ex: pérola, carvão,

coral e âmbar (mineralóides).

3.2.2 A origem Condicionada aos elementos químicos e condições

físicas (temperatura e pressão) do ambiente geológico.

3 maneiras: SOLUÇÃO (sais); FUSÃO (cristalização do magma) E VAPOR (condensação, p.e., a partir das fumarolas de atividades vulcânicas.

Mais importante nas rochas sedimentares = cristalização a partir de soluções aquosas.

Nas rochas metamórficas = os cristais já formados, por modificações na pressão/temperatura, se recristalizam, sem que haja fusão do mineral inicial. 9

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Diamante, exemplo de Minerais magmáticos que são aqueles que resultam da cristalização do magma (FUSÃO)e constituem as rochas ígneas ou magmáticas.

Enxofre, exemplo de minerais formados por condensação

Gipsita , exemplo de minerais formados por solução (evaporação, variações de temperatura, pressão, etc.

POLIMORFOSPOLIMORFOS

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Minerais com mesma composição química e estruturas cristalinas diferentesMinerais com mesma composição química e estruturas cristalinas diferentes !!

Grafita

3.2.3 Classificação sistemática

Vantagens do critério químico a) Semelhança com a Química inorgânica;b) O minerais de mesmo radical aniônico =

propriedades físicas e morfológicas semelhantes;

c) Eles se formam por processos semelhantes e ocorrem associados na natureza.

Critérios usados Exemplos

Sistemas de cristalização Minerais cúbicos

Usos Minérios, gemas, formadores de rochas

Composição química (radical aniônico)

Sulfato (BaSO4 = barita)

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As classes dos mineraisClasses Ânion Dominante Exemplo

Elementos nativos nenhum Ouro (Au)

Sulfetos S-2 Galena (PbS)

Sulfossais AmBnSp (A=metal;B=Arsênio ou Bismuto e S=enxofre

Enargita (CuAsS4)

Óxidos e Hidróxidos O-2 ou oxidrila (OH-) Gelo (H2O); Hematita – Fe2O3;

gibbsita – Al (OH)3

Halóides halogênicos (Cl, F, Br e I) Halita (NaCl)

Carbonatos: CO3- - Calcita (CaCo3)

Nitratos NO-3 Salitre (KNO3)

Boratos B e O-2 Bórax Na2B4O7.10H2O

Sulfatos e Cromatos SO4 -2 e CrO4

2– Barita (BASO4) ; Cromita (FeCr2O4 )

Fosfatos, arseniatos e vanadatos

PO43- ;AsO4

3−; VO4-

Apatita {Ca5(F,Cl,OH)PO4)3}

Tungstatos e molibdatos WO4-2; MO4

-2 Scheelita (CaWO4)

Silicatos [SiO4]4- (Si:O). Si:O=1:2 - quartzo13

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Elemento nativo: ouro (Au)

Sulfetos: Galena (PbS)

Os silicatos formam a classe química máxima entre os minerais. Contém vários elementos, dos quais os mais comuns são; Na, K, Ca, Mg, Al e Fe, em combinação com o Si e o oxigênio, formando freqüentemente estruturas químicas muito complexas.

As classes acima se subdividem em famílias na base dos tipos químicos, e as famílias, por sua vez, podem ser em grupos que mostram semelhança íntima estrutural e cristalográfica. Um grupo é constituído de espécies que podem formar séries entre si e, finalmente, uma espécie pode ter diversas variedades.

Óxidos: Hematita (Fe2O3)

Halóides: Fluorita(Ca F2)

Carbonatos: Malaquita (Cu CO3)

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Nitratos: salitre KNO3

Boratos: Borax Na2B4O5(OH)4.8(H2O)

Sulfatos e Cromatos: Barita BaSO4

Fosfatos, arseniatos e vanadatos: Apatita

Ca5(PO4)3(F,OH,Cl)

Tungstatos e molibdatos

Scheelita CaWO4Silicatos: quartzo

SiO2