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MINERALOGIA –PROPRIEDADES FISICAS

Dra. Delia del Pilar M. de Almeida

CLASSIFICAÇÃO ESTRUTURAL DOS SILICATOS

Como os íons oxigênio são os elementos principais dos silicatos e os íons Si+4 estão sempre no centro dos tetraedros (SiO4)-4 , os silicatos podem ser classificados em função das distintas formas de ligação dos tetraedros de (SiO4).

A classificação estrutural é muito importante, pois o tipo de ligação confere aos silicatos propriedades físicas diferentes, morfologia, clivagem e birrefringência.

CLASSIFICAÇÃO ESTRUTURAL DOS SILICATOS

Grau de polimerização: é o número de oxigênios (o de vértices) que um tetraedro coloca em comum com seus vizinhos, é possível demonstrar que "a temperatura de formação de um mineral silicatado é tanto maior quanto menor seja seu grau de polimerização”.

Mineral Grau de

polimerização

Temperatura de

formação

Forsterita 0 1890°C

Diopsidio 2 1390°C

Labradorita 4 1276°C

TIPOS DE ASSOCIAÇÕES TETRAÉDRICAS1 – NESOSSILICATOS

Grandes:Zr = zircônio (SiO4)Zr (tetragonal)Th = torita (SiO4)ThU = uranolita = (SiO4)(Th,U)

Médios (Fe, Mg) = Olivinas ou peridotos, granadas

Pequenos (Be+2, Zn+2)= fenacita (SiO4Be2); willemita (SiO4Zn2

• a) Grupo das olivinas ou peridotos: Sistema ortorrômbico•

• Forsterita (SiO4)Mg2

• Faialita (SiO4)Fe2

A olivina apresenta-se geralmente com cor verde-oliva (daí o seu nome), apesar de poder apresentar uma cor avermelhada devido à oxidação do ferro. Tem fractura concoidal, sendo bastante friável. A sua dureza éigual a 6.5-7, com peso específico 3.27-3.37 e lustre vítreo. Pensa-se que a cor verde seja devida à presença de pequenas quantidades de níquel.

b) Grupo da Granada: formam corpos cúbicos que respondem a fórmula geral:

(SiO4)3Y23+X3

2, onde

Y = cátions trivalentes pequenos: Al, Fe, Cr, Ti.X = cátion bivalente: Ca, Mn, Fe, MgGranadas alumínicas, Y = Al

Almandino X = Fe2

Piropo X = Mg2

Grossular X = Ca2

Espessartita X = Mn2

Granadas ferríferas, Y = Fe3

Andradita X = Ca2

Granada cromífera Y = Cr3

Uvarovita X = Ca2

Grupo Piralspita (Mg, Fe, Mn na posição A)

Piropo Mg3 Al2 (SiO4)3Almandina Fe3 Al2 (SiO4)3

Espessartita Mn3 Al2 (SiO4)3

Piropo: „pyropos“(Grego), olhar

ardente

Almandina: de Alabanda, na Ásia Menor

Espessartita:Montanhas de

Spessart, Alemanha

Grupo Ugrandita (Ca na A, troco na B)

Uwarovita Ca3 Cr2 (SiO4)3

Grossulária Ca3 Al2 (SiO4)3

Andradita Ca3 Fe2 (Si3O4)3

1. SUBNESOSSILICATOS

a) Grupo dos silicatos de alumínio• que têm a mesma composição estequiométrica

SiO2Al2O3, mas se diferenciam por suas propriedades cristalográficas.

• - distenio (cianita) = (SiO4)AlVIAlVIO, triclínico• - andalusita = (SiO4)AlVIAlVIO, ortorrômbico• - sillimanita = (SiO4)AlVIAlVIO, ortorrômbico

b) Grupo do Esfeno Tetraedros independentes (SiO4) e octaedros (TiO6) unidos entre si por íons Ca. Triclínico, (SiO4) Ti CaO

2 – SOROSSILICATOS

Grupo da MelilitaGrupo da lawsonita.

Subsorossilicato

Grupos (SiO4) e (Si2O7)-6, íons Oxigênios complementários não ligados ao Si. Os O estão nos vértices de octaedros AlO6 e AlO4(OH)2.

Grupo dos epidotos: Tem um grau de durezapróximo ao do quartzo (6,7).

O nome é originário do Grego epidosis "acrescimento". O epídoto é uma pedra rarae portanto muito valiosa,

tanto bruta como lapidada, especialmente quando encontrada no tom verde esmeralda.

Hábito - Acicular, tabular, granular.Clivagem - Perfeita {001}, imperfeita {001} Dureza - 6 Densidade relativa - 3,3 - 3,4Brilho - Vítreo a resinosoCor - Verde, amarelo, vermelho, marrom, cinza, preto.

Associação - Frequentemente associado a quartzo, feldspato, actinolita, axinita, clorita e outros.

Propriedades - Cor (em geral amarelo-esverdeado), longitudinalmente estriado, clivagem, decomposto parcialmente em HCl.

Zoisita = (SiO4) (Si2O7)O(OH)Al3Ca2 –ortorrômbico

Monoclínico Clinozoisita = (SiO4) (Si2O7)O(OH)Al3Ca2

Epidoto = (SiO4) (Si2O7)O(OH)Al2(Al,Fe3)Ca2

Pistachita = é uma variedade que possui de 10% a 40% de mols de Fe2O3

Piamontita = (SiO4) (Si2O7)O(OH) (Al,Fe3,Mn3) 3Ca2

Alanita = as ETR (Ce3, La3, Y3) substituem o Ca

3 – SILICATOS COM TETRAEDROS EM ANÉIS OU CICLOSSILICATOS

Sistema hexagonal, com os anéis se empilham paralelamente entre si ao longo do eixo c, formando longos canais, que permitem a introdução de íons Li, Cs, Na, (OH) e F.

Água Marinha = berilo azul (Sc), verde (presença de Fe e Sc) e transparente Morganita = berilo rosa (presença de Li)Esmeralda = cor verdeHeliodoro = amarelo (presença de U)

A)Grupo do berilo:Si6O18)Al2Be3

Cristal prismatico

Direções ópticas e cristalográficas

Densidade relativa - 2,6 - 2,8Fratura - ConchoidalBrilho - Vítreo, resinosoAssociação - Associado a quartzo, lepidolita, muscovita, turmalinas, cassiterita.Propriedades Diagnósticas - Cor, hábito ( em geral colunar), dureza, clivagem, propriedades ópticas.Ocorrência - Encontrado em cavidades de granitos e granitos pegmatíticos. Ocorre também em nefelina-sienitos, micaxistos e margas.Usos - Gema (esmeralda, água marinha, morganita) e fonte do elemento berilo.

Hábito - Prismático, estriado, colunar, granular. Clivagem - Imperfeita em {0001}Dureza - 7,5 - 8

B) Grupo da TurmalinaSão romboédricas, com fórmula geral = [(Si6O18)(BO3) (OH,F)4] Al6Y3Na, sendo

Y = Mg , dravitaY = (Fe,Mn), chorlitasY = (Li, Al), elbaíta

Apresenta-se geralmente sob a forma de Cristais de longos e delgados a prismáticos e colunares grossos geralmente com secção triangular.A turmalina é distinguida pelos seus prismas de três faces; nenhum outro mineral comum apresenta três faces. Os prismas têm estriações verticais bem marcadas queproduzem um efeito triangular arredondado.

Turmalina lapidadaA turmalina apresenta uma grande variedade de cores. -ricas em ferro vão desde o preto ou preto-azulado ao castanho escuro; - ricas em magnésio são castanhas a amarelas e- as ricas em lítio apresentam-se praticamente em todas as cores do arco-íris, azul, verde, vermelho, amarelo ou cor-de-rosa etc. -Muito raramente são incolores. -Os cristais bicoloridos e multicoloridos são relativamente comuns, reflectindo variações da composição do fluido durante a cristalização.

Os cristais podem ser verdes numa extremidade e cor-de-rosa na outra ou verdes no exterior com interior cor-de-rosa (este último tipo é por vezes chamado turmalina melancia).

4- INOSSILICATOS EM CADEIAS SIMPLES

• Nestas cadeias, dois tetraedros próximos têm sempre um O em comum e a composição estequiométrica é sempre SiO3. Pelo contrário, o aspecto geométrico varia em função do período da cadeia, o qual pode ser simples (desconhecida nos silicatos, só existe na germanita(GeO3)Cu; dupla (piroxênios); tripla (wollastonita), quíntupla (rodonita).

germanita(GeO3)Cu piroxênio wollastonita rodonita

4- INOSSILICATOS EM CADEIAS SIMPLES

Classificação dos Piroxênios

A = Ortopiroxênios - Cristalizam no sistema ortorrômbico

Enstatita = [(SiO3)2] Mg2

Hipertstenio = [(SiO3)2] (Mg, Fe) 2Ortoferrosilita = [(SiO3)2] Fe2

B – Clinopiroxênios calco-ferromagnesianos –monoclínico

Contém Fe e Mg, mas, admitem até- 5% de Cálcio na série clinoenstatita – ferrosilita--15% nas pegeonitas e -50% na série diopsidio – hedenbergita-.

C – Clinopiroxênios alcalinos Espodumenio = [(SiO3)2] AlLi

Jadeita = [(SiO3)2] AlNa Aegerina = [(SiO3)2] Fe3

Cristal de augita em rocha Direções ópticas e cristalográficas

• Hábito - Prismático, tabular Clivagem - Boa em {110}Dureza - 5 - 6,5 Densidade relativa - 3,2 - 3,6Partição - Presente em {100} e {010}Brilho - Lustroso a vítreoCor - Verde a marrom-escuro

Associação - Associada a pigeonita, diopsídio, plagioclásios.

Propriedades Diagnósticas - Associação mineral e propriedades ópticas.

Ocorrência - Ocorre em muitas rochas ígneas ferro-magnesianas como gabros, doleritos e basaltos.

DiopsDiopsíídiodio HedenberguitaHedenberguita

WollastonitaWollastonita

EnstatitaEnstatita FerrosilitaFerrosilitaortopiroxênios

clinopiroxênios

pigeonita

Ca

Mg Fe

Exemplos:Exemplos:Piroxênios quadrilateraisPiroxênios quadrilaterais

Cpx:diopsídiohedenberguita

Opx:enstatitaferrosilita

5- INOSSILICATOS EM EM CINTAS

•Os vértices livres dos tetraedros estão dispostos de maneira que fiquem ambos os lados do plano da tira: sillimanita

corresponde aos anfibólios, - contém sempre grupos (OH) -1, os quais estão situados no centro das malhas hexagonais.

+

(OH)-7

5- INOSSILICATOS EM EM CINTAS

•União de duas cadeias de período triplo ou quíntuplo: da origem as cintas de fórmula (Si6O17) –10 e (Si10O28) –16 são raras.

A unidade estrutural em cinta [Si4O11 (OH)]2está dirigida ao eixo c.

Existe uma grande variedade química, dada as possibilidades de substituição iônica segundo a fórmula [Z4O11(OH)]2 (XY)7-8

onde:

Z = Al, Fe+3; X = Mg, Fe+2, Mn, Ca, Na, K; e

Y = Al, Fe+3

a – Anfibólios ferromagnesianos

Antofilita cummingtonita , grunerita(ortorrombico) (monoclínico)

tremolita e actinolita

[Si4O11(OH)]2 Ca2(Mg,Fe)5

horblenda [Si3(Si,Al)O11(OH)]2(Ca,Na,K)2-3(Mg,FeAl)5

b – X = Ca – Anfibólios cálcicos monoclínicos

c – X = Na: Anfibólios sódicos monoclínicos

fórmula geral = [Si4O11(OH)]2 Na2(X32 Y23)+12

Glaucofano

X = Mg32;

Y = Al23

Riebeckita

X = Fe32;

Y = Fe23

Cristais de hornblenda Direções ópticas e cristalográficas

• Hábito - Prismático, acicular, fibroso ou granular Clivagem - Perfeita em {110}Dureza - 5 - 6 Densidade relativa - 2,9 - 3,5Brilho - VítreoCor - Incolor, verde ou castanho

Associação - Mineral comum, associado a minerais de rochas do tipo graníticas, peridotitos, gabro hornblendíticos, dioritos, tonalitos, sienitos, monzonitos e granodioritos.

Propriedades Diagnósticas - Pode ser identificada pelo seu traço amarelo-acinzentado ou castanho a vermelho, cor, hábito e propriedades ópticas.

TremolitaTremolita

Hábito - PrismáticoClivagem - Perfeita em {110}Dureza - 5 - 6Densidade relativa - 2,9 - 3,2Brilho - Vítreo ou sedosoCor - Translúcido, escurecendo de acordo com o teor de ferro.

Associação - a crisotila, talco e outros minerais fibrosos de anfibólio. Propriedades Diagnósticas -hábito, cor e análises químicas.Ocorrência - Ocorre em calcários dolomíticos.Pode ser encontrada também em talco xistos e xistos cristalinos.

6 – Silicatos com tetraedros em folhas ou FILOSSILICATOS

• Como possuem malha hexagonal, ésusceptível de poder conter íons OH-.

Fórmula estrutural é: [[[[Si4O20 (OH) 2 ]]]] –6

Este grupo caracteriza-se: - estende-se de forma infinita num plano (001), - todos cristalizam em cristais aplanados,- apresentam excelente clivagem (001). - sã de baixa densidade

1 - Classificação das filitas:

filitas com 4 capas: cloritasfilitas com 2 capas: caolinita, serpentina

2 - Classificação das Micas

Fórmula geral = Z4O10(OH,F)2 Y23X.

- dioctaédrica (Y23): mica branca ou muscovita, fengita

- trioctaedrica (Y32): tipo mica preta ou biotita, flogopita.

3 – Cloritas - filitas com 4 capasPenina = [Si3.5-31Al 0.5-0.9O10(OH) 2 ](Mg,Al)3(OH)6

Chamosita = [Si2Al2O10(OH) 2 ](Fe42Al2)(OH)6

Muscovita:Muscovita:

K AlK Al22 [Si[Si33AlOAlO1010] (OH)] (OH)2 2 Direções ópticas e cristalográficas

• Hábito - Micáceo Clivagem - Perfeita em {001}Dureza - 2 - 2,5Densidade relativa - 2,76 - 3,1Brilho - Vitreo a sedosoCor - Incolor, transparente

Associação - Mineral comum, em rochas tais como gnaisses, xistos, granitos, arenitos e pegmatitos, onde forma cristais grandes, atingindo dimensões métricas.

Propriedades Diagnósticas - Pode ser identificada pelo hábito e cor.

• Ocorrência - Formada por processos pneumatolíticos,

hidrotermais e metamórficos; forma-se também na cristalização magmática de rochas ácidas.

• Usos - As variedades exfoliáveis e limpas são empregadas na construção de aparelhos elétricos, por causa do seu baixo coeficiente de condutibilidade térmica, por resistir a altas temperaturas e choques térmicos, por seu baixo coeficiente de dilatação etc.

• É usada normalmente em placas, mas seu pó é um bom isolante térmico, e com ele, aglomerado, fabrica-se a mica sintética.

• Excelente isolante elétrico, sendo usado em condensadores, reostatos, telefones, lâmpadas elétricas e fusíveis. Já se usou também em janelas, como substituto do vidro.

Cristais de biotita Direções ópticas e cristalográficas

Hábito – MicáceoClivagem - Perfeita em {001}Dureza - 2,5 – 3Densidade relativa - 2,7 - 3,5Brilho – MicáceoCor - Preto, às vezes marrom-escuro ou verde-escuro

Associação - Mineral comum, pode estar associado a fesdspatos e outras micas.

Propriedades Diagnósticas - Pode ser identificada pela hábito e cor.Ocorrência - É formada por processos magmáticos hidrotermais e

metamórficos, onde exibe evidências de mudanças composicionais com a variação da temperatura, pressão e composição litológica, constituindo-se em bom geotermômetro.

Usos - Argamassas para revestimentos arquitetônicos.

4 – As serpentinas - filitas com 2 capas

Existem duas variedades polimórficas que respondem a fórmula [Si4O10(OH)2]Mg6 (OH)6.

Antigorita, que apresenta-se em folhas monoclínicas ou hexagonais

crisótilo (monoclínico ou ortorrômbico), em folhas aspecto fibroso.

• 5 – Família das argilasSão silicatos hidratados com estrutura de filitas, que por aquecimento, perdem a água absorvida (fenômeno superficial de uma aderência de superfície, diferente de absorver, que implica incorporação íntima de uma substância em outra) e a água de sua constituição que possuem para transformar-se a alta temperatura em materiais refratários.-caulinita: [Si4O10(OH) 2 ]Al4(OH)6. Principal mineral de alteração de tipo laterítico, mas pode ser de outras origens.

A caulinita é um argilo-mineralde alumínio hidratado, 1:1, formado pelo intemperismo gerado pela hidrólise parcial, em condições de drenagem menos eficientes, onde todo o potássio é totalmente eliminado pela quebra pela água, e 66% da sílica permanece no mineral, formado através da seguinte reação:

2 KAlSi3O8 + 11 H2O → Si2Al2O5(OH)4 + 4H4SiO4 + 2K+ + 2OH-

A caulinita é utilizada na fabricação de porcelana, cerâmica, comprimidos e, se apresentar um grau de pureza muito alto, apresenta uma coloração muito alva, o que possibilita seu uso pela indústria de papel.

A – Família do silícioB – Família dos feldspatosC – Família dos feldspatóidesD – Família das escapolitasE – Família das Zeólitas

7 – Silicatos com tetraedros em edifícios de três dimensões ou TECTOSSILICATOS

A – FAMÍLIA DO SILÍCIO

Características gerais:

• Composição química simples e constante: SiO2....

• Estrutura do tipo tectossilicatos, sem átomos estranhos....

• Na opala e calcedônia pode ocorrer teores variáveis de água....

• Minerais muito resistentes....

• Ausência de clivagem e com fratura conchoidal....• Dureza elevada....

• Baixa refringência....*

A – FAMÍLIA DO SILÍCIO - Classificação

Variedades

Grupos Espécies Polimórficas Físico-químicas

Quartzo αααα - trigonal *

ββββ - hexagonal

Cristalino Tridimita αααα - rômbica Asmanita (meteoritos)

ββββ - hexagonal

Cristobalita αααα - tetragonal

ββββ - cúbica

Criptocristalino Calcedônias quadrático **

Amorfo Opala ***

Lechatelierita

A – FAMÍLIA DO SILÍCIO

• ** Ágata, ônix, jaspe, silex, chert

• A ágata, uma variedade colorida segundo bandas paralelas ou concêntricas.

• A calcedônia e a opala são produtos de crescimento da sílica num contexto sedimentar (sílex, chert..) ou ígneo (nódulos de ágata, etc..)

• A opala, considerado como amorfo, mas, na realidade está constituído por cristais de cristobalita e tridimita desordenados.

• O quartzo-puro é conhecido como "cristal-de-rocha" ou simplesmente quartzo.

•O quartzo-violeta é conhecido como "ametista".

•O quartzo-amarelo é conhecido como "citrino".

•O quartzo-rosa é conhecido como "quartzo-rosa".

•O quartzo-verde é conhecido como "aventurina"

• B - FAMÍLIA DOS FELDSPATOS• 1 – Classificação: Existem dois grupos:• - os feldspatos alcalinos (albita (Na), ortoclásio (K); • - os plagioclásios, (Na, Ca)• Feldspatos Potásicos: [Si3AlO8]K. O ortoclásio é monoclínico, o

microclínio é triclínico• Feldspatos sódicos: [Si3AlO8]Na são triclínicos

• Feldspatos cálcicos: [Si2Al2O8]Ca, triclínicos.

Lavas solução sólida entre feldspatos Na até feldspatos K, somente a altas temperaturas.

Intrusivas a baixa temperatura se tem miscibilidade entre os termos extremos (os íons K e Na têm raios iônicos que diferem em mais de 15%): pertita.

Classificação

KAlSi3O8

NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8

Sanidina (monoclínico)

Feldspatos alcalinos: KAlSi3O8

Ortoclásio (monoclínico)

Microclina (triclínico)

Microclínio

• Hábito - PrismáticoClivagem - Clivagens perfeitas {001}e {010}Dureza - 6 - 6,5Densidade relativa - 2,53 - 2,63Brilho - VítreoCor - Brancos, cinza-claro, amarelo-claro, vermelho ou verde.

• Associação - Mineral comum

• Propriedades Diagnósticas - Maclas simples e de repetição segundo as leis de Carlsbad, Baveno ou albita e periclina gerando aspecto axadrezado, clivagem perfeita em duas direções formando ângulos diferente de 90º; presença de exsoluções (pertita) etc.

Ocorrência - É a variedade de feldspato alcalino mais freqüente, gerado por processos magmáticos, metamórficos, pneumatolíticos e/ou hidrotermais de alta temperatura e mesmo processos diagenéticos.

Usos - Vidrado de louças e porcelanas, fabricação do vidro, porcelanato e, finamente moído, adubo potássico. As variedades muito puras e ou de boa coloração, a exemplo da amazonita, são usadas como pedras de adorno e gemas, cangas etc.

• 3 – Plagioclásios

• Constituem uma série isomorfa completa, que vai da anortita até albita.

Características morfológicas dos feldspatos

- cor branca tipo porcelana, raramente incolores. - sua fácie (010) está sempre muito desenvolvida, - seu alongamento pode fazer-se tanto seguindo o eixo c

como o eixo a - possuem dois tipos de clivagem (001) e (010). - estão quase sempre misturados.

Plagioclásios (triclinícos)

(Na, Ca)(Al,Si)4O8

Membro finalNaAlSi3O8

Membro finalCaAl2Si2O8

Albita Anortita

Bytownita (70-90 % An

Andesina (30-50 % An) Labradorita (50-70 % An)

Anortita (90-100 % An)

• C - FAMÍLIA DOS FELDSPATÓIDES• A – Grupo da nefelina (Ne), com esqueleto estrutural da tridimita,

hexagonal, [SiAlO4]Na3K, estável até 900°C, com temperaturas mais altas passa ao sistema cristalino cúbico. É o feldspatóide mais comum

• B – Grupo da Leucita: com esqueleto estrutural da cristobalita. • - [Si2AlO6]K • - sistema tetragonal• - é estável a baixa pressão (lavas)• Analcima:• - cúbico• - [Si2AlO6]Na, H2O.

• Leucita + líquido Na nefelina + Feldspato K.

C - Grupo da sodalita: com a forma estrutural em caixas de cubo octaédricos.

- [SiAlO4]6Na8Cl2, Lazurita: [SiAlO4]6(Na, Ca) (S, SO4).

O termo lápis-lazúli corresponde a uma rocha rica em lazurita, com calcita e pirita.

• D - FAMÍLIA DAS ZEOLITA• Possuem longos canais que contem moléculas de H2O. • Esta água pode perder-se, por aquecimento interior a

200°C, ou ser retomada, sem a destruição do mineral. • A água expulsada pode ser substituída por outros

compostos como H2S, Cl4, Hg etc..• As zeolitas podem mudar seus cátions (Ca + 2Na+1 ou Si,

Na, Al, Ca)

- zeolitas fibrosas (natrolita), [Si3Al2O10]Na2, 2H2O .- laminares (Heulandita), [Si7Al2O18]Ca, 7H2O.

-(analcima do grupo cúbico), [Si2AlO6]Na, H2O.

Cristais aciculares de natrolita

DENSIDADE DE PRINCIPAIS SILICATOS