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GUILLERMO RAFAEL B. NAVARRO, ANTENOR ZANARDO, CIBELE CAROLINA MONTIBELLER, THAIS GÜITZLAF LEME. (2017) Livro de referência de Minerais Comuns e Economicamente Relevantes: INOSSILICATOS. Museu de Minerais, Minérios e Rochas “Prof. Dr. Heinz Ebert” 1 Todos os direitos reservados. Proibida a reprodução. Para solicitar autorização de uso ou reprodução, entrar em contato com o Museu Heinz Ebert através do site www.museuhe.com.br INOSSILICATOS O Grupo dos Inossilicatos é um subgrupo de minerais da Classe dos Silicatos, que possuem uma estrutura constituída pela polimerização dos grupos aniônicos (SiO4), de modo a formar cadeias. As cadeias de tetraedros são constituídas por tetraedros (SiO4) 4- unidos a outros dois grupos aniônicos (SiO4) 4- , de modo que cada tetraedro (SiO4) compartilha dois ou três dos quatro oxigênios com outros tetraedros (SiO4), levando a uma relação Si:O = 1:3. Este compartilhamento ocorre de tal maneira, que forma cadeias unidimensionais infinitas. Essas cadeias podem ser simples (cadeias tipo Si 2O6 e SiO3), constituindo o grupo dos piroxênios, ou duplas (cadeias Si8O22(OH)2), nos quais duas cadeias simples unidimensionais estão unidas através do compartilhamento dos tetraedros dos dois fios, resultando no grupo dos anfibólios. Na estrutura dos inossilicatos, as cadeias simples e/ou duplas ocorrem isoladas, não estando ligadas entre si ou a outro grupo aniônico SiO4. As cadeias simples e/ou duplas são unidas na estrutura através de camadas de átomos em coordenação 6 e 8 (piroxênios) e, 6, 8 e/ou 12 (anfibólios). As cadeias de [(SiO3)n] (tanto nos piroxênios como nos anfibólios) se repetem segundo o comprimento de ~5,3Å definindo o parâmetro “ c” da malha unitária. ~5,3 Å c b a c b a c a b A) B) (Si O ) 8 22 (Si O ) 2 6 ~5,3 Å c b a c b a c b a ~5,3 Å ~5,3 Å Figura 1 - A) cadeia simples (piroxênios) e B) duplas (anfibólios) resultantes da polimerização dos tetraedros (SiO4) 4+ As cadeias simples ou duplas podem apresentar outros tipos de arranjo, configurando os grupos dos piroxênóides e anfibolóides. Nos piroxenóides, em função do tamanho dos átomos que unem as cadeias simples, possuem um arranjo diferente, e o parâmetro “c” da malha unitária, varia em função do tamanho do(s) átomo(s), da valência e da coordenação. Nos anfibolóides, em função do tamanho dos átomos que

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GUILLERMO RAFAEL B. NAVARRO, ANTENOR ZANARDO, CIBELE CAROLINA MONTIBELLER,

THAIS GÜITZLAF LEME. (2017)

Livro de referência de Minerais Comuns e Economicamente Relevantes: INOSSILICATOS.

Museu de Minerais, Minérios e Rochas “Prof. Dr. Heinz Ebert”

1 Todos os direitos reservados. Proibida a reprodução.

Para solicitar autorização de uso ou reprodução, entrar em contato com o Museu Heinz Ebert através do site www.museuhe.com.br

INOSSILICATOS

O Grupo dos Inossilicatos é um subgrupo de minerais da Classe dos Silicatos, que possuem uma estrutura constituída pela polimerização dos grupos aniônicos (SiO4), de modo a formar cadeias. As cadeias de tetraedros são constituídas por tetraedros (SiO4)4- unidos a outros dois grupos aniônicos (SiO4)4-, de modo que cada tetraedro (SiO4) compartilha dois ou três dos quatro oxigênios com outros tetraedros (SiO4), levando a uma relação Si:O = 1:3. Este compartilhamento ocorre de tal maneira, que forma cadeias unidimensionais infinitas. Essas cadeias podem ser simples (cadeias tipo Si2O6 e SiO3), constituindo o grupo dos piroxênios, ou duplas (cadeias Si8O22(OH)2), nos quais duas cadeias simples unidimensionais estão unidas através do compartilhamento dos tetraedros dos dois fios, resultando no grupo dos anfibólios. Na estrutura dos inossilicatos, as cadeias simples e/ou duplas ocorrem isoladas, não estando ligadas entre si ou a outro grupo aniônico SiO4. As cadeias simples e/ou duplas são unidas na estrutura através de camadas de átomos em coordenação 6 e 8 (piroxênios) e, 6, 8 e/ou 12 (anfibólios). As cadeias de [(SiO3)n] (tanto nos piroxênios como nos anfibólios) se repetem segundo o comprimento de ~5,3Å definindo o parâmetro “c” da malha unitária.

~5,3 Å

c

ba

c

ba

c

a

b

A)

B)

(Si O )8 22

(Si O )2 6

~5,3 Å

c b

a

c

ba

c

ba

~5,3 Å

~5,3 Å

Figura 1 - A) cadeia simples (piroxênios) e B) duplas (anfibólios) resultantes da polimerização dos tetraedros (SiO4)4+

As cadeias simples ou duplas podem apresentar outros tipos de arranjo, configurando os grupos dos

piroxênóides e anfibolóides. Nos piroxenóides, em função do tamanho dos átomos que unem as cadeias simples, possuem um arranjo diferente, e o parâmetro “c” da malha unitária, varia em função do tamanho do(s) átomo(s), da valência e da coordenação. Nos anfibolóides, em função do tamanho dos átomos que

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unem as cadeias duplas, possuem um arranjo diferente, e o parâmetro “c” da malha unitária, varia em função do tamanho do(s) átomo(s), da valência e da coordenação.

~9,92Å

c

b

c

ba

~7,3Å ~12,2Å

b

c

a

Rodonita Wollastonita Safirina

Figura 2 – exemplos do arranjo de cadeias simples e duplas em piroxenóides e anfibolóides. A) cadeia simples em piroxenóides (rodonita, wollastonita) e B) duplas em anfibolóides (safirina).

INOSSILICATOS DE CADEIA SIMPLES

Fazem parte do grupo dos piroxênios minerais comuns, que ocorrem em rochas ígneas e metamórficas (ocorrem em quase todos os tipos de rochas ígneas e metamórficas de média a alta temperatura). A estrutura essencial dos piroxênios e piroxenóides é a ligação dos tetraedros (SiO4)4-, que compartilham dois dos quatro oxigênios. A polimerização dos tetraedros SiO4, em fios e/ou cadeias, resulta

no radical [(Si2O6)4-] (piroxênios) ou [(SiO3)-2] (piroxenóides), de modo a formarem uma cadeia contínua com composição (SiO3)n.

A estrutura dos piroxênios pode ser imaginada como sendo constituída de cadeias paralelas de silício-oxigênio (tetraedros SiO4), estendendo-se na direção do eixo “c”. Na estrutura dos piroxênios, cada tetraedro SiO4 compartilha dois dos quatro vértices, formando uma cadeia de composição (SiO3)n, na qual a distância de repetição, ao longa da cadeia (eixo “c”), compreende dois tetraedros e tem comprimento de aproximadamente 5,3 Å, definindo o parâmetro co da malha unitária. Na estrutura dos piroxênios, as cadeias de [(SiO3)n] estão unidas por átomos (Mg, Fe, Ca, etc.), constituindo de modo geral “camadas de átomos em coordenação 4 (cadeias (SiO3)n)” e “camadas de átomos em coordenação 6 e 8” segundo o eixo “a”.

M1M2

c

ba

Átomos em coordenação 6

(M1: Mg, Fe )2+

Átomos em coordenação 4 (Si)

Átomos em coordenação 8

(M2: Ca)

Camadas de átomos em coordenação 6 e 8

Camada de átomos em coordenação 4

M1M2

M1

M2

M2

M1

M2

Camadas de átomos em coordenação 6 e 8

Camada de átomos em coordenação 4

Camadas de átomos em coordenação 6 e 8

Camada de átomos em coordenação 4

M1 M2 M2M1 M1

M2M2 M1M1 M2 M2

M1M2 M2M1 M2 M2M1 M1

M2

M2M1

M1

M1

M2

M2

M1M2

M1

M2

M2

M1

M2

M2M1

M1

M1

M2

M2

M2

cb

a

Figura 3 – estrutura geral dos piroxênios (constituido de modo geral por “camadas de átomos em coordenação 4 (cadeias (SiO3)n)” e “camadas de átomos em coordenação 6 e 8” segundo o eixo “a”).

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Nos piroxênios, os átomos que ocorrem unindo as cadeias de tetraedros, podem ser agrupados em

duas posições denominadas respectivamente de M1 (posição Y) e M2 (posição X). Desta forma, a fórmula química geral (fórmula unitária) para os piroxênios pode ser escrita como:

Xn-pYo+pZ2O6 ou (M2)(M1)Z2O6 (piroxênios comuns)

onde:

- a posição X ou (M2) é ocupada preferencialmente por átomos de raio iônico de ~1,0Å, em coordenação 8 (cúbica, constituindo um poliedro irregular) com o oxigênio, normalmente representados pelo Ca e Na (clinopiroxênios). Esta posição também pode ser ocupada por átomos menores como Mg e Fe (ortopiroxênios).

- a posição Y ou (M1) é ocupada por átomos de raio iônico de ~0,7Å, em coordenação 6 (octaédrica, constituindo um poliedro regular) com o oxigênio, normalmente representados pelo Mg, Fe2+, Mn, Li, Ni, Al, Fe3+, Cr, Ti;

- a posição Z é ocupada por cátions pequenos (raio iônico de <0,6Å), em coordenação 4 (tetraédrica) com o oxigênio. Esta posição é ocupada pelo Si, mas pequenas proporções de Al, e mais raramente por Fe3+, Ti, etc. podem oupar esta posição.

- “n”, “o” e “p” correspondem ao número de elementos na fórmula química.

Nos piroxênios ortorrômbicos (ortopiroxênios), p é aproximadamente 1, e o conteúdo de átomos

trivalentes é pequeno; nos piroxênios monoclínicos (clinopiroxênios), p varia de 0 (caso do diopsídio – CaMgSi2O6) a 1 (caso do espodumênio LiAlSi2O6). A introdução de um átomo de carga maior ou menor pode ser compensada mediante uma substituição simultânea, como do silício pelo alumínio, nas posições

tetraédricas (substituição por acoplamento). A grande variação na substituição de átomos na posição Y pode envolver uma grande variação na substituição de átomos com diferentes cargas. Quando isso ocorre, a

compensação de cargas é feita por substituições nas posições X ou Z, de tal modo que a soma das cargas

dos átomos nas posições X, Y e Z seja doze. Nos ortopiroxênios, as posições X e Y são ocupadas por átomos de Mg e Fe, e a presença de átomos maiores é muito pequena, deste modo, tanto o Mg como o Fe

podem substituir-se, mutuamente, em todas as proporções, com distribuição aleatória nas posições X e Y.

Na estrutura dos piroxênios, atómos maiores (como o Ca) tendem a ocupar a posição X e átomos

menores a posição Y (átomos de Mg, Fe, Mn, etc.). A presença de átomos maiores (em coordenação cúbica, 8 com o oxigênio) e átomos menores (em coordenação octaédrica, 6 com o oxigênio), gera maior dificuldade de empacotamento na estrutura, especialmente pela presença dos cátions maiores, resultando em simetria menor (monoclínica), como ocorre nos clinopiroxênios. Nos clinopiroxênios pode ocorrer a

substituição de átomos na posição Y (mútua e completa, do Mg, Fe e Mn), resultando em alterações pouco expressivas, nos parâmetros de cela unitária nas propriedades, entretanto não ocorre (ou é muito limitada)

na posição X. A posição X também pode ser ocupada por um átomo monovalente, de tamanho moderado a

grande (como Na). Quando isso ocorre, a posição Y tende a ser ocupada por um átomo trivalente (como Fe3+, Al3+).

Os parâmetros da malha unitária do ortopiroxênio enstatita (Mg2Si2O6 - ao = 18,23Å, bo = 8,81Å, co = 5,195Å) e o do clinopiroxênio diopsídio (CaMgSi2O6 - ao = 9,73Å, bo = 8,91Å, co = 5,25Å; β = 105º50’) são exemplos típicos dos dois subgrupos. Os parâmetros de malha unitária bo e co são semelhantes (entre os clinopiroxênios e ortopiroxênios), enquanto o parâmetro ao nos ortopiroxênios é praticamente o dobro do clinopiroxênio.

Os ortopiroxênios, sob certas condições de pressão e temperatura, podem formar polimorfos monoclínicos (clinoestatita-clinohiperstênio-clinoferrossilita, polimorfos monoclínicos da enstatita, hiperstênio e ferrossilita respectivamente), com a metade da dimensão do parâmetro ao da cela unitária.

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cb

a

cb

a

8,91Å

8,81Å

M1M2

18,23Å

9,73Å

c

ba

c b

a

M1M2

M1

M2

M2

M1

cb

a

c

ba

M1 M2

M2M1

5,25Å

5,19Å

M1M2

M1 M2

Ortopiroxênio

Clinopiroxênio

M1M2

M2M1 M2M1

Figura 4 – estrutura dos ortopiroxênios (enstatita) e clinopiroxênios (diopsídio).

Normalmente, os piroxênios das rochas metamórficas, e principalmente das rochas magmáticas,

contêm tanto Ca como Na nas posições X; Mg, Fe2+, Al, Fe3+ e algum Ti4+ na posição Y, assim como o Si é substituído por pequenas quantidades de Al nas posições tetraédricas. Nos piroxênios, são comuns as substituições de:

i) Al Fe3+,

ii) Cr3+ Sc3+,

iii) Fe3+ Ti4+.

iv) AlIV AlVI

v) Cr3+ Al3+,

vi) Al3+ Ti4+,

Nos piroxênios de origem metamórfica as principais substituições são a troca de:

i) Fe Mg,

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ii) Ca Mg,

iii) AlIVAlVI MgSi,

iv) NaAlIV CaMg.

F

eS

i = A

lAlMg =

Ca

MgSi = AlAl

A) B) C)

MgMgSiO

Enstatita6

CaMgSiO

Diopsídio6

CaAlAlSiO6

FeAlAlSiO6

FeFeSiO

Ferrosilita6

CaMgSiO

Augita6

Onfacita

CaFeSiO

Hedenberguita6

CaMgSiO

Diopsídio6

CaAlAlSiO6

NaAlSi O

Jadeíta2 6

Onfacita

NaAlSi O

Jadeíta2 6

CaMgSiO

Diopsídio6

NaFe Si O

Acmita

3+

2 6

Ca =

Fe

Mg = Fe

CaFeSiO

Hedenberguita6

MgS

i = A

lAl

FeS

i = A

lAl

CaA

l = N

aSi

VI

CaMg = NaAlVI

CaF

e =

NaA

lVI

CaM

g =

NaA

lV

I

CaMg = NaFe3+

Mg = Fe

Al =

Fe3+

Figura 5 – gráficos mostrando as principais substituições iônicas nos piroxênios comuns (modificado de Speer, 1993). A) principais trocas no sistema enstatita – ferrossilita – diopsídio – hedenberguita – piroxênios aluminosos. B) e C) principais trocas nos piroxênios cálcicos e sódicos (sistema diopsídio – hedenberguita –

jadeíta - piroxênios aluminosos e sistema diopsídio – acmita – jadeíta).

De acordo com o cátion dominante na posição M2 e M1, os piroxênios são subdividos quimicamente em:

i) grupo dos piroxênios Fe-Mg (série enstatita–ferrossilita, pigeonita, clinoenstatita, clinoferrossilita);

ii) grupo dos piroxênios Mn-Mg (dompeacorita, kanoíta);

iii) grupo dos piroxênios cálcicos (diopsídio, hedenberguita, johannsenita, petedunnita, augita, onfacita, essenaita);

iv) grupo dos piroxênios cálcico-sódicos (jadeíta, egerina-augita);

v) grupo dos piroxênios sódicos (jadeíta, egerina, namansilita, jervesita, natalyíta, kosmochlor) e;

vi) grupo dos piroxênios de Li (espodumênio).

Os piroxênios formadores de rochas (comuns) podem ser classificados segundo os diagramas de classificação Q – J, Wo – Em – Fs, Q – Jd – Ae. De modo geral, os clinopiroxênios podem ser subdivididos em dois grupos estruturais. Um grupo envolvendo diopsídio, hedenberguita e augita, com teor de CaSiO3 maior que 25%, que possui simetria monoclínica e todos os componentes do grupo são estruturalmente semelhantes ao diopsídio. As composições dos membros do outro grupo possuem um teor máximo de CaSiO3 de 15% e os membros, com mais de 30% da molécula FeSiO3, de alta temperatura são monoclínicos (pigeonita) e os de baixa temperatura (metamórficos e magmáticos plutônicos) são ortorrômbicos. Já os membros com menos de 30% da molécula FeSiO3, podem ocorrer sob três formas polimórficas (da enstatita e protoenstatia, ambas ortorrômbicas e da clinoenstatita, que é monoclínica, todavia, apenas os polimorfos ortorrômbicos aparecem formando rochas).

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Geralmente, os piroxênios são formados em temperaturas superiores à dos anfibólios, tendem a apresentar cores mais claras para o mesmo teor de ferro, e os prismas dos piroxênios normalmente são mais curtos do que os dos anfibólios correspondentes.

Q

Jadeíta Egirina

OnfacitaEgirina-Augita

Quad

Quad = PiroxêniosCa-Mg-Fe

Ca-Na = PiroxêniosSódico-cálcicos

Clinoenstatita Clinoferrosillita

Pigeonita

Augita

Diopsídio Hedenberguita

Na = PiroxêniosSódicos

Quad

Ca-Na

Na

Jd Ae

0.0 0.5 1.0 1.5 2.00.0

0.5

1.0

1.5

2.0

J

Q

En = Mg Si O2 2 6

Fs

Wo

Fs = Fe Si O2 2 6

Wo = Ca Si O2 2 6

En

Q = Wo, En, Fs

Jd = NaAlSi O2 6

Ae = NaFeSi O2 6

Figura 6 – gráficos para classificação dos piroxênios comuns (modificado de Morimoto, 1989).

Obtendo-se a composição química através de análise química (por microssonda eletrônica preferivelmente) de um piroxênio, calcula-se a fórmula química, com base na fórmula padrão, que é M2M1T2O6. Esta fórmula possui duas posições tetraédricas e para a alocação dos cátions é recomendada o seguinte procedimento (Morimoto, 1989):

- preencher a posição T, usando todo o silício (Si4+) até atingir 2,0. Caso o conteúdo de silício seja menor que 2,0, somar Al3+ (AlIV) até a soma dos cátions ser igual a 2,0, se a soma for menor que 2,0, somar e Fe3+;

- preencher a posição M1, usando todo o alumínio (AlVI) e ferro (Fe3+) que restou do procedimento de preenchimento da posição T, até atingir 1,0. Se a soma de Al3+ e Fe3+ for menor que 1,0, somar Ti4+, Cr3+, V3+, Ti3+, Zr4+, Sc3+, Zn2+, Fe2+ e finalmente Mn2+, até a soma chegar a 1,0;

- preencher a posição M2, usando todo o Mg2+, Fe2+ e Mn2+ que restou do procedimento de preenchimento da posição M1, e depois adicionar Li1+, Ca2+ e Na+ até a soma atingir 1,0. Se a soma ficar longe de 1,0, deve-se suspeitar dos resultados da análise.

Além dos subgrupos e/ou variedades ortorrômbicas e monoclínicas, existe um terceiro subgrupo, que cristaliza no sistema triclínico, denominado de grupo dos piroxenóides. Enquanto no grupo dos ortopiroxênios as cadeias em fio são unidas apenas por cátions de dimensões pequenas em coordenação 6 com o oxigênio, resultando em uma simetria ortorrômbica e, no grupo dos clinopiroxênios as cadeias em fios

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são unidas por cátions de coordenação cúbica e octaédrica com o oxigênio, resultando em simetria menor (monoclínica); nos piroxênóides, as posições “X e Y” são ocupadas por íons grandes, levando à simetria triclínica, resultando nas fórmulas geral:

AZO3 (piroxenóides comuns)

onde:

- a posição A é ocupada por cátions bivalentes grandes e/ou médios, em coordenação 6, 7 ou 8 com o oxigênio, normalmente representados pelo Mn2+,Fe2+,Mg,Ca e Na;

- a posição Z é ocupada por cátions pequenos (raio iônico de <0,6Å), em coordenação 4 (octaédrica) com o oxigênio, normalmente representados pelo Si.

As cadeias simples nos piroxenóides, em função do tamanho dos átomos que unem as cadeias simples, possuem um arranjo diferente, e o parâmetro “c” da malha unitária, varia em função do tamanho do(s) átomo(s), da valência e da coordenação. De modo geral, a estrutura dos piroxenóides é semelhante a estrutura dos piroxênios, ou seja, a estrutura pode ser imaginada como sendo constituída de cadeias paralelas de silício-oxigênio (tetraedros SiO4), estendendo-se na direção do eixo “c”. Nesta estrutura, as cadeias de tetraedros estão unidas por átomos (Mn, Mg, Ca, etc.), constituindo de modo geral “camadas de átomos em coordenação 4 (cadeias (SiO3)n)” e “camadas de átomos em coordenação 6, 7 e 8 (o tipo de coordenação varia em função do tamanho dos átomos e do arranjo das cadeias)” segundo o eixo “a”.

c

ba

Átomos emcoordenação 6(Mn, , Mg)Fe

2+

Átomos emcoordenação 4 (Si)

Átomos emcoordenação 7 (Ca)

Camadas de átomos em coordenação 6 e 7

Camada de átomos em coordenação 4

Camadas de átomos em coordenação 6 e 7

Camada de átomos em coordenação 4

Camadas de átomos em coordenação 6 e 7

Camada de átomos em coordenação 4

cb

a

Camada de átomos em coordenação 4

Figura 7 – exemplo de outro tipo de arranjo de cadeias simples (estrutura da rodonita - piroxenóide).

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INOSSILICATOS DE CADEIA DUPLA

Fazem parte do grupo dos anfibólios minerais comuns, que ocorrem em diversos tipos de rochas ígneas e principalmente nas rochas metamórficas de temperatura média a alta, sendo que alguns tipos ocorrem em condições de temperaturas baixas em rochas de natureza básica/ultrabásica e/ou calciossilicática. A estrutura essencial dos anfibólios e anfibolóides pode ser entendida como a união de duas cadeias simples de tetraedros (SiO4)4-, constituindo “cadeias duplas”. A polimerização dos tetraedros

SiO4, em fios e/ou cadeias duplas, resulta no radical [Si8O22 (OH)2]14- ou [Si4O11 (OH)]7-.

A estrutura dos anfibólios pode ser imaginada como sendo constituída de cadeias duplas paralelas de silício-oxigênio (tetraedros SiO4), estendendo-se na direção do eixo “c”. Na estrutura dos anfibólios, duas cadeias simples unidimensionais infinitas estão unidas através do compartilhamento dos tetraedros dos dois fios, onde metade dos tetraedros compartilham dois oxigênios dos vértices e metade compartilha três tetraedros dos vértices. Na estrutura dos anfibólios, a polimerização dos SiO4 forma uma cadeia de composição (Si4O11)n, na qual a distância de repetição, ao longo da cadeia (eixo “c”), compreende dois tetraedros e tem comprimento de aproximadamente 5,3 Å, definindo o parâmetro co da malha unitária. Na estrutura dos anfibólios, as cadeias de duplas (Si4O11)n estão unidas por átomos (Ca, Mg, Fe, etc.), constituindo de modo geral “camadas de átomos em coordenação 4 (cadeias (Si4O11)n)” e “camadas de átomos em coordenação 6, 8 e 12” segundo o eixo “a”.

Nos anfibólios os átomos que ocorrem unindo as cadeias de tetraedros podem ser agrupados em

posições definidas denominadas respectivamente de A, X (posição M4) e Y (posições M1, M2, M3). Desta forma, a fórmula química geral (fórmula unitária) para os anfibólios pode ser escrita como:

AmXnYoZ8O22(W)2 ou Am(M4)n(M1,M2,M3)oZ8O22.(W)2 (anfibólios comuns)

onde:

- a posição A, é preenchida por átomos grandes (com cerca de 1,3 Å de raio), em coordenação 12 com o oxigênio dos vértices dos tetraedros, normalmente representados pelo K, Ba e Rb;

- a posição X é ocupada por átomos grandes (cerca de 1 Å de raio), em coordenação 8 (cúbica) com o oxigênio, representados principalmente por Ca, Na e mais raramente o K;

- a posição Y é ocupada por cátions com dimensões de raios iônicos ao redor de 0,7 Å (Mg, Fe2+, Fe3+, Al3+,

Mn2+, Ti4+, Li1+, Mn3+, Cr, etc.), resultando em coordenação 6 (octaédrica) com o oxigênio e;

- a posição Z, é ocupada por cátions pequenos (raio iônico de <0,6Å) em coordenação tetraédrica com o oxigênio, normalmente representados pelo Si e Al, e mais raramente por Fe3+, Ti, P, etc., gerando o radical da estruturação dos silicatos;

- a posição W, é ocupada normalmente pelo gruplo aniônico (OH)-, mas também pode ser ocupada pelo F-, Cl- e O2-.

- “m”, “n” e “o” correspondem ao número de elementos (átomos) por unidade de fórmula química.

Todavia como a posição A, raramente é ocupada, a fórmula geral dos anfibólios também pode ser escrita da seguinte maneira:

X2-3Y5Z8O22(W)2 ou (M4)2-3[(M1)2(M2)2M3)]5Z8O22.(W)2 (anfibólios comuns)

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GUILLERMO RAFAEL B. NAVARRO, ANTENOR ZANARDO, CIBELE CAROLINA MONTIBELLER,

THAIS GÜITZLAF LEME. (2017)

Livro de referência de Minerais Comuns e Economicamente Relevantes: INOSSILICATOS.

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Camada de átomos em coordenação 4

Átomos em coordenação 12

Camada de átomos em coordenação 4

Camada de átomos em coordenação 6, 8 e 12

Átomos em coordenação 4

Átomos em coordenação 6

Átomos em coordenação 8

(OH,F,Cl)

M3M2 M2M4 A

Camada de átomos em coordenação 4

Camada de átomos em coordenação 4

Camada de átomos em coordenação 6, 8 e 12

Camada de átomos em coordenação 6, 8 e 12

c b

a

c

ba

M4

M3M2 M2

M4

A

M4M1M1

M3M2 M2 A

Figura 8 – estrutura geral dos anfibólios (constituída de modo geral por “camadas de átomos em coordenação 4 (cadeias (Si4O11)n)” e “camadas de átomos em coordenação 6, 8 e 12” segundo o eixo “a”).

O grupo dos anfibólios apresenta excelente paralelismo com o grupo dos piroxênios, sendo que em

ambos, a polimerização dos tetraedros SiO4 orienta-se paralelamente a clivagem e ao eixo cristalográfico “c”. Da mesma forma, os inossilicatos de cadeia dupla, a exemplo dos piroxênios originam três subgrupos, em função do sistema cristalino, sendo subdivididos em:

- ortoanfibólios (cristalizados no sistema ortorrôbico);

- clinoanfibólios (cristalizados no sistema monoclínico) e,

- anfibolóides (cristalizados no sistema triclínico)

Na estrutura dos anfibólios, átomos maiores (como o Ca, Na e K) tendem a ocupar a posição A e X

e, átomos menores a posição Y (átomos de Mg, Fe, Mn, etc.). Nos ortoanfibólios, os tetraedros ordenados em fios duplos são unidos apenas por átomos de dimensões pequenas (como Mg, Fe ou Al), em

coordenação 6 (posição Y) e em coordenação 8 (posição X) com o oxigênio, resultando em uma simetria

ortorrômbica. Nos clinoanfibólios, a posição Y está ocupada por átomos pequenos, a posição X tende a ser

ocupada por átomos maiores, e a posição A (coordenação 12) pode ou não estar ocupada (ocupada por átomos maiores).

A exemplo dos piroxênios, os anfibólios exibem algumas variedades dimórficas, com membros ortorrômbicos e monoclínicos, cujas estruturas dos primeiros podem ser derivadas dos segundos por reflexão em (100) e, em consequência mostram duplicação da dimensão ao da cela unitária. Os parâmetros da malha unitária do ortoanfibólio antofilita ((Mg,Fe2+)2(Mg,Fe2+)5Si8O22(OH)2 - ao = 18,544Å, bo = 18,026Å, co = 5,282Å) e o do clinoanfibólio tremolita (Ca2(Mg,Fe2+)5Si8O22(OH)2 - ao = 9,818Å, bo = 18,047Å, co = 5,275Å; β = 104,655º) são exemplos típicos dos dois subgrupos. Os parâmetros de malha unitária bo e co são semelhantes (entre os clinoanfibólios e ortoanfibólios), enquanto o parâmetro ao nos ortoanfibólios é praticamente o dobro do clinoanfibólio.

Assim, surge uma série análoga a da enstatita, denominada de série da antofilita, que é polimorfa da série da cummingtonita, que por sua vez é análoga à série da clinoestatita, dos piroxênios. Os outros clinoanfibólios também encontram analogias com outros piroxênios, a exemplo da: actinolita com o diopsídio, actinolita com hedenberguita, glaucofânio com jadeíta, riebeckita com egerina, hornblenda com augita, etc.

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c

ba

c b

a

M3M2 M2M4

M3M2 M2

M4 M1 M1

M4

M4

Clinoanfibólios

c b

a

c

ba

cb

a

18,026ÅM4M2

9,818Å

18,047Å

5,282Å

5,275Å

M3M2 M2 M4 A M2 M1 M2

M4 M2M2M2 M2M3

M4 M1 M1 M4

A

cb

a

Ortoanfibólios

18,544Å

Figura 9 – estrutura dos ortoanfibólios (antofilita) e clinoanfibólios (tremolita).

Como nos piroxênios, pode ocorrer substituição completa entre o Na e o Ca, e entre o Mg, o Fe, e o

Mn2+. Ocorre também substituição limitada entre o Fe3+ e o Al3+ e entre o Ti4+ e outros íons na posição Y; e

substituição parcial do Si por Al, na posição Z dentro das cadeias duplas, de acordo com o exigido pelo princípio da neutralidade elétrica, ocorrendo a compensação de valência (substituição por acoplamento). A

substituição do (OH) pelo F e pelo O na posição da hidroxila (posição W) também é comum. Estas substituições geram um grande número de variedades, dentre as quais, a hornblenda possui o campo mais amplo de variação, resultando em uma fórmula bastante complexa para esta variedade.

Nos ortoanfibólios as principais substituições são a troca de:

i) Fe Mg (na posição Y),

ii) AlVIAlIV MgSi (na posição Y e Z) e,

iii) NaAlIV Si (na posição X e Z).

Nos clinoanfibólios as principais substituições são a troca de:

i) Fe Mg (na posição Y),

ii) Ca Mg (na posição Y),

iii) Ca Fe (na posição Y),

iv) MgSi AlIVAlIV (na posição Y e Z),

vi) FeSi AlIVAlIV (na posição Y e Z),

vii) NaAlIV Si (na posição X e Z),

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viii) CaAlIV NaSi (na posição Y e Z) e,

ix) CaMg NaAlIV (na posição Y e Z).

Al = Fe 3+

Mg = Fe

Mg = Fe

Mg =

Ca C

a =

Fe MgSi = A

l Al

2

2VI

IV

A) B)

Fe Fe Si O (OH)

Ferro-antofilita2 5 8 22 2 Fe Fe Al (Al Si O )(OH)

Gedrita2 3 2 2 6 22 2

VI IV

Fe Mg Si O (OH)

Magnésio-antofilita2 5 8 22 2

NaFe Fe Al (Al Si O )(OH)

Fe-gedrita de alto Na e Al2 4 2 6 22 2

VI IV

NaMg Mg Al (Al Si O )(OH)2 5 7 22 2

VI IV

NaMg Fe Al (Al Si O )(OH)

Mg-gedrita de alto Na e Al2 4 2 6 22 2

VI IV

Fe Fe Si O (OH)

Grunerita2 5 8 22 2Mg Mg Si O (OH)

Magnésio-cummingtonita2 5 8 22 2

Ca Mg Si O (OH)

Tremolita2 5 8 22 2

Ca Fe Si O (OH)

Actinolita2 5 8 22 2

NaCa Fe Al (Al Si O )(OH)2 4 2 6 22 2

VI IV

NaCa Mg Al (Al Si O )(OH)

Pargasita2 4 2 6 22 2

VI IV

Ca Mg Al (Al Si O )(OH)

Tschermakita2 3 2 2 6 22 2

VI IV

Ca Fe Al (Al Si O )(OH)

Tschermakita2 3 2 2 6 22 2

VI IV

Ca Mg Si O (OH)

Tremolita2 5 8 22 2

Ca Fe Si O (OH)

Fe-actinolita2 5 8 22 2

NaCa Mg (Al Si O )(OH)

Edenita2 5 7 22 2

IV

Na Mg Al (Si O )(OH)

Glaucofânio2 3 2 8 22 2

VI

Ca Fe Al (Al Si O )(OH)

Tschermakita2 3 2 2 6 22 2

VI IV

Ca Mg Si O (OH)

Tremolita2 5 8 22 2

Na Mg Al (Si O )(OH)

Glaucofânio2 3 2 8 22 2

VI

Na Mg Fe (Si O )(OH)

Mg-riebeckita2 3 2 8 22 2

3+

Na Fe Al (Si O )(OH)

Fe-glaucofânio2 3 2 8 22 2

2+ VI Na Fe Fe (Si O )(OH)

Mg-riebeckita2 3 2 8 22 2

2+ 3+

Ca

= N

aS

i

Al IV

Mg = Fe

Mg = Fe

FeSi = Al AlVI IV

MgSi = Al AlVI IV

Mg = Fe

CaMg = NaAlVI

Si = N

aA

lV

I

MgSi = Al Al

2

2VI

IV

Mg = Fe

Mg = Fe

FeSi = Al AlVI IV

MgSi = Al AlVI IV

Mg = Fe

Si = N

aA

lV

I

MgSi = Al Al

2

2VI

IV

FeSi = Al AlVI IV

MgSi = Al AlVI IV

Si = N

aA

lV

I

Mg = Fe

Mg = Fe

Mg = Fe

Mg = Fe

Mg = Fe

Mg = Fe

Al = Fe 3+

Mg =

Fe

2+ F

e =

Mg

MgS

i = A

lA

lV

IIV

C)

D)

E)

Figura 10 – gráficos mostrando as principais substituições iônicas nos anfibólios (modificado de Speer, 1993). A) principais trocas nos ortoanfibólios Fe-Mg (sistema antofilita-gedrita). B) principais trocas nos

clinoanfibólios Fe-Mg (sistema cummmingtonita-grunerita), C) principais trocas nos clinoanfibólios cálcicos (sistema actinolita-tremolita-hornblenda), D) e E) principais trocas nos piroxênios cálcicos e sódicos.

De um modo geral, os anfibólios são gerados em temperaturas inferiores à dos piroxênios e tendem a apresentar formas mais alongadas (prismas e acículas), cores mais escuras e clivagem melhores em relação aos piroxênios.

A classificação dos anfibólios pode ser baseada na composição química ou cristaloquímica, em propriedades óticas e outras propriedades determinativas, a exemplo da difração de raios-X, todavia as propriedades óticas e principalmente a difração não permitem diferenciar todas as variedades de um mesmo grupo, necessitando normalmente usar mais de um método para a classificação. Atualmente, devido à facilidade de análises químicas por microssonda eletrônica, a classificação tem-se baseado fundamentalmente na composição química, com auxílio das propriedades óticas para separar os grandes grupos e as variedades do mesmo grupo.

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0 20

2

AnfibóliosFe-Mg-Mn-Li

AnfibóliosCálcicos

AnfibóliosCálcico-sódicos

AnfibóliosSódicos

BCa+BNa

BN

a

0

1

Mg

/ M

g +

Fe

2+

Antofilita Gedrita

Grunerita

Cummingtonita

0

1

Mg

/ M

g +

Fe

2+

(Ca+Na ) < 1,0; (Mg,Fe ,Mn,Li) 1,0; Li < 1,0B B

2+>

Ferro-Antofilita

Ferro-Gedrita

Anfibólios Mg-Fe-Mn-Li

Anfibólios Ortorrômbicos Anfibólios Monoclínicos

FerroHolmquistita

Holmquistita

0

1

Mg

/ M

g +

Fe

2+

Anfibólios Ortorrômbicos

Clinoferroholmquistita

Clinoholmquistita

0

1

Mg

/ M

g +

Fe

2+

7.0

Anfibólios Monoclínicos

(Ca+Na ) < 1,0; (Mg,Fe ,Mn,Li) 1,0; Li 1,0B B

2+> >

Anfibólios Mg-Fe-Mn-Li

8.0 7.5 7.0 6.5 6.0

TSi

8.0

TSi

7.0 8.0

TSi

7.0 8.0

TSi

6.5 6.0 5.5 5.0 5.50

1

TSi

Mg

/ M

g +

Fe

2+

Paragasita(Al Fe )

VI 3+>

Magnésio-sadanagaíta

Ferro-kaersutita

Kaersutita

0

1M

g /

Mg

+ F

e2

+

6.5

TSi

5.5

Ca 1,5; (Na+K) 0.5B A> >

Ferro-Pargasita

(Al Fe )VI 3+>

Anfibólios Cálcicos

Ti < 0.5 Ti 0.5>

Sadanagaíta

7.5 7.0

Magnésio-hastinguisita

(Al <Fe )VI 3+

Hastinguisita(Al Fe )

VI 3+<

Edenita

Ferro-edenita

7.5 7.0 6.5 6.0 5.50

1

TSi

Mg

/ M

g +

Fe

2+

Magnésio-hornblenda

Ferro-tschermakita

8.0

Tschermakita

Ferro-hornblenda

Ferro-actinolita

Actinolita

Tremolita

Ca 1,5; (Na+K) < 0.5B A>

Anfibólios Cálcicos

Ca < 0.5 Ca 0.5>

Cannilloita

Ca 1,5; (Na+K) < 0.5B A>

Anfibólios Cálcicos

0

1

Mg

/ M

g +

Mn

2+

7.5 7.0 6.5 6.0 5.50

1

TSi

Mg

/ M

g +

Fe

2+

Taramita

8.0

KatoforitaFerro-

richeterita

7.5 7.0 6.50

1

TSi

Mg

/ M

g +

Fe

2+

8.0

Ferro-barroisita

Ferro-winchita

7.5 7.00

1

TSi

Mg

/ M

g +

Fe

2+

8.0 7.5 7.0 6.50

1

TSi

Mg

/ M

g +

Fe

2+

8.0 7.5 7.0 6.5

TSi

8.0

Mg

/ M

g +

Mn

2+

8.0 7.5 7.00

1

TSi

Mg

/ M

g +

Fe

2+

Leakeita(Fe [Al ou Mn ])

3+ VI 3+>

Na 1,5; (Na+K) 0.5; (Mg+Fe Mn ) 2,5; L i < 0.5B A> > <2+ 2+

Anfibólios Sódicos

Ferro-leakeita(Fe [Al ou Mn ])

3+ VI 3+>

8.0 7.5 7.00

1

TSi

Leakeita(Fe [Al ou Mn ])

3+ VI 3+>

Kornita(Fe [Al ou Mn ])

3+ VI 3+>

8.0 7.5 7.00

1

TSi

Mg

/ M

g +

Mn

2+

Ungarettiita(Fe [Al ou Mn ])

3+ VI 3+>

(Mg ou Fe ) > Mn2+ 2+

(Mg ou Mn ) > Fe2+ 2+

(Mg ou Mn ) > Fe2+ 2+

Na 1,5; (Na+K) 0.5; (Mg+Fe Mn ) 2,5; Li 0.5B A> > < >2+ 2+

Anfibólios Sódicos

Magnésio-katoforita

Magnésio-taramita

Richeterita

(Na+K) 0.5; ( +Na)A > Ca 1,0;

0,5 < Na < 1,5B

B

>

Anfibólios Sódico-Cálcicos

BarroisitaWinchita

(Na+K) < 0.5; ( +Na)A Ca 1,0;

0,5 < Na < 1,5B

B

>

Anfibólios Sódico-Cálcicos

Na .5; (Mg+Fe +Mn )B > 12+ 2+ VI 3+ 3+ VI 3+ 2+

> 2,5; (Al ou Fe ) > Mn ; Li < 0,5; (Al ou Fe ) > Mn

Anfibólios Sódico-Cálcicos

Glaucofânio(Al Fe )

VI 3+>

Ferro-Glaucofânio

(Al Fe )VI 3+>

Magnésio-riebeckita(Al <Fe )

VI 3+

Riebeckita(Al Fe )

VI 3+<

Kosulita

Eckermanita(Al Fe )

VI 3+>

Ferro-Eckermanita

(Al Fe )VI 3+>

Magnésio-arfvedsonita

(Al <Fe )VI 3+

Arfvedsonita(Al Fe )

VI 3+<

Niboíta(Al Fe )

VI 3+>

Ferron-niboíta

(Al Fe )VI 3+>

Ferric-niboíta

(Al <Fe )VI 3+

Ferric-ferron-niboíta

(Al Fe )VI 3+<

Eckermanita(Al Fe )

VI 3+>

Magnésio-arfvedsonita

(Al <Fe )VI 3+

(Na+K) < 0.5A (Na+K) 0.5A > (Na+K) 0.5A >

Figura 11 – gráficos para classificação dos anfibólios comuns (modificado de Leake et al., 1997).

As cadeias duplas nos anfibolóides, em função do tamanho dos átomos que unem as cadeias duplas, possuem um arranjo diferente, e o parâmetro “c” da malha unitária, varia em função do tamanho do(s) átomo(s), da valência e da coordenação, formando cadeias com arranjos diferentes.

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~9,92Å

c

b

c

b

Átomos em coordenação 6

Átomos em coordenação 4

Figura 12 – exemplo de outro tipo de arranjo de cadeias duplas (estrutura da safirina - anfibolóide).

Os principais e/ou mais comuns minerais da classe dos inossilicatos são litados na tabela a seguir:

Lista dos INOSSILICATOS mais comuns Grupo dos Piroxênios

Ortipiroxênios

- Enstatita (Mg,Fe2+)2Si2O6 - Ferrosilita (Fe2+,Mg)2Si2O6 - Hiperstênio (Mg,Fe2+)2Si2O6

Clinopiroxênios

- Augita (Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)(Si,Al)2O6 - Diopsídio Ca(Mg,Fe2+)Si2O6 - Egirina NaFe3+Si2O6 - Espodumênio LiAlSi2O6 - Hedenberguita Ca(Fe2+,Mg)Si2O6 - Jadeíta Na(Al,Fe3+)Si2O6 - Onfacita (Ca,Na)(Mg,Al,Fe)(Si,Al)Si2O6 - Pigeonita (Mg,Fe2+,Ca)(Mg,Fe2+)Si2O6

Piroxenóides

- Rodonita (Mn2+,Fe2+,Mg,Ca)SiO3 - Pectolita NaCa2Si3O8(OH) - Wollastonita CaSiO3

Grupo dos Anfibólios

Ortoanfibólios

- Antofilita (Mg,Fe2+)2(Mg,Fe2+)5Si8O22(OH)2 - Gedrita (Mg,Fe2+)2[(Mg,Fe2+)3Al2](Si6,Al)2O22(OH)2 - Holmquistita (Na,Ca,K)[Li(Mg,Fe)3Al2]Si8O22(OH,F)2

Clinoanfibólios

- Actinolita (Ca,Na)2(Mg,Fe2+,Al)5Si8O22(OH)2 - Arfvedsonita NaNa2(Fe2+

4Fe3+)Si8O22(OH)2 - Cummingtonita (Mg,Fe2+)2(Mg,Fe2+)5Si8O22(OH)2 - Glaucofânio Na2[(Mg,Fe2+)3Al2]Si8O22(OH)2 - Grünerita Fe2+

2(Fe2+,Mg)5Si8O22(OH)2 - Hornblenda (Na,K)0-1Ca2(Mg,Fe2+,Fe3+,Al,Ti)5(Si6Al2)8O22(OH,O)2 - Riebeckita Na2[(Fe2+,Mg)3Fe3+

2]Si8O22(OH)2 - Tremolita Ca2(Mg,Fe2+)5Si8O22(OH)2

Anfibolóides

- Safirina (Al,Mg)8(Al,Si)6O20

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GUILLERMO RAFAEL B. NAVARRO, ANTENOR ZANARDO, CIBELE CAROLINA MONTIBELLER,

THAIS GÜITZLAF LEME. (2017)

Livro de referência de Minerais Comuns e Economicamente Relevantes: INOSSILICATOS.

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