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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