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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
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).
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.
Sólido de ocorrência natural
Água Líquida Água
Congelada
Esmeralda Natural x Esmeralda Sintética
Formado por Processos Inorgânicos
Carbonato de Cálcio (CaCO3)
Aragonita (Carbonato de Cálcio (CaCO3))Halita (NaCl)
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).
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.
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).
Espectro de difração de raios X em
material amorfo.Espectro de difração de raios X em
material cristalino.
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
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
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)
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)
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).
➢
Composição da Crosta Terrestre
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).
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
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
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).
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.
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).
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.
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
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
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
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
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
Série de Goldich
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.
Propriedades macroscópicas dos minerais
1. Hábito Cristalino 9. Prop. Magnéticas
2. Dureza
3. Transparência
4. Brilho
5. Traço
6. Clivagem
7. Fratura
8. Densidade
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
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.
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
Exemplos:
Quartzo
Gipso
Hematita
Transparente Opaco
Translucido
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).
Exemplos de minerais e seus
brilhos:Quartzo
Vítreo
Hematita
Metálico
Malaquita
Gorduroso
Amianto
Acetinado
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
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
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
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
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
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).
QUARTZO ROSEO
HEMATITA CRISTAL DE QUARTZO
MICA
RUTILO
FELDSPATO
IMAGENS DE MINERAIS
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
Minerals. Disponível em: <http://pubsites.uws.edu.au/ima-
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.