resumos mineralogia teorico

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  • Resumos de apoio preparados por Jos Brilha

    Esta publicao, incluindo a faculdade de impresso, destina-se exclusivamente aos alunos da unidade curricu-lar de Mineralogia, das licenciaturas em Biologia-Geologia e em Geologia, da Universidade do Minho, para usopessoal e fins de ensino electrnico distncia. Qualquer outra reproduo, total ou parcial, desta obra, porqualquer suporte, modo ou processo, nomeadamente processo electrnico, mecnico ou fotogrfico, incluindofotocpia, a modificao da obra, a sua comunicao pblica, a sua distribuio atravs de aluguer oucomodato, sem qualquer autorizao escrita do autor, ilcita e passvel de procedimento judicial contra oinfractor.

    mineralogialicenciatura em biologia - geologia

    licenciatura em geologia2013/14

  • Dep. de Cincias da Terra UMinho Mineralogia

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    1. INTRODUO A Terra e outros corpos celestes so constitudos, total ou parcialmente, por minerais. Os minerais so, deste modo, uma das principais fontes de informao sobre os processos que ocorrem(am) no nosso Sistema Solar. Nos nossos lares, os minerais so essenciais na confeco dos mais variados tipos de produtos. A agricultura moderna est dependente de fertilizantes minerais para aumentar a produtividade de um terreno, de modo a satisfazer a procura crescente face ao acelerado aumento demogrfico. Em muitos dos processos ambientais, tais como o controlo da composio qumica das guas, ocorrem reaces entre minerais. Por estas razes, os cientistas, industriais, economistas, ambientalistas e professores necessitam ter alguns conhecimentos no mbito da Mineralogia. O estudo dos cristais desenvolveu a compreenso que temos sobre as dimenses dos tomos e do modo como eles se organizam no espao formando compostos. Assim, a Mineralogia pode fornecer contributos importantes para estudos matemticos, geomtricos e qumicos. A Mineralogia, preocupando-se com as formas e gnese dos minerais, tambm uma das disciplinas base para a compreenso dos fenmenos geolgicos. Deste modo, todas as licenciaturas em Geologia possuem, como disciplina inicial, a Mineralogia. Ao longo deste semestre, iro ser abordados temas como: a estrutura interna dos minerais, sua sistemtica e processos genticos principais. Estes resumos foram organizados para servirem apenas como linha orientadora no estudo desta disciplina, no devendo funcionar como nico material de estudo. Torna-se assim indispensvel uma frequncia assdua s aulas e uma consulta bibliografia aconselhada, para complemento dos contedos aqui expressos.

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    1.1. DEFINIO DE MINERAL E DE ROCHA O conceito de material geolgico muito abrangente. Indiscutivelmente, podemos classificar como material geolgico as rochas que cobrem a superfcie da Terra e os minerais que as constituem. Deste modo, imprescindvel uma caracterizao pormenorizada das rochas e minerais, com o objectivo de conhecer as suas potencialidades quer como suporte da biosfera quer em termos do seu aproveitamento econmico pela sociedade contempornea. Mineral um termo difcil de definir com exactido e brevidade. Geralmente, aceita-se a seguinte definio: "Um mineral um slido homogneo que ocorre naturalmente e que possui uma composio qumica definida (no necessariamente fixa) e um arranjo atmico altamente ordenado". O conceito de "ocorrncia natural" engloba todas as substncias no produzidas pelo Homem. O termo "slido homogneo" implica que se trata de uma s substncia que no pode ser fisicamente subdividida , mesmo se um dado mineral apenas homogneo escala do microscpio ptico ou electrnico. "Slido" exclui todos os gases e lquidos; assim, H2O em forma de gelo um mineral mas a gua lquida no o . O mercrio como metal nativo no deveria ser considerado como mineral, embora este metal lquido ocorra naturalmente e seja considerado habitualmente como mineral. O termo "composio qumica definida (no necessariamente fixa)" indica que podemos atribuir uma frmula qumica para um mineral, tal como SiO2 para o quartzo. Porm, possvel referir muitos exemplos de minerais em que um ou mais elementos se podem substituir mutuamente; p.e. (Mg,Fe)2SiO4 - olivina. Este termo no atende o facto de todos os slidos naturais possurem numerosas impurezas em concentraes que podem ir a vrios ppm, originando uma grande variabilidade entre os mesmos minerais de provenincias diversas, quando estudados com grande detalhe. O conceito de "arranjo atmico altamente ordenado" refere-se ordenao da estrutura interna dos cristais da maioria dos minerais, em que os tomos (ou ies) esto ligados entre si de modo a produzir uma malha tridimensional que se repete no espao - ou seja, os minerais so exemplos de materiais cristalinos. Porm, existem exemplos de minerais que apresentam uma cristalinidade muito baixa ou so mesmo amorfos; p.e. algumas formas de slica criptocristalina conhecida como calcednia. Este conceito exclui ainda os slidos orgnicos tais como o carvo ou linhite, embora os minerais possam ser formados por processos que envolvem organismos vivos, tais como algas e bactrias. As substncias naturais que no so integradas na definio limitada de mineral, mas que so normalmente objecto de estudo pela mineralogia, so conhecidas por mineralides. o exemplo do vidro vulcnico ou do mercrio. Habitualmente, considera-se que uma rocha um agregado natural de minerais. Porm, conveniente alargar um pouco mais a definio de rocha, uma vez que existem algumas substncias naturais que no so minerais mas que ocorrem em agregados formando rochas. Assim, rocha ser um agregado slido natural composto por gros de minerais, vidro,

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    macerais e/ou outros slidos naturais (macerais so restos orgnicos cuja acumulao origina a formao de carves). Tal como no caso dos minerais, o termo "natural" exclui qualquer material fabricado pelo Homem. J o conceito "slido" mais problemtico; existem vrios materiais rochosos que possuem um grau de desagregao relativamente elevado (p.e. areia da praia). Assim, este conceito de slido deve ser encarado com alguma flexibilidade. Finalmente, o termo "e/ou" refora o facto de que uma dada rocha pode ser constituda inteiramente por gros de minerais ou por vidro ou macerais ou qualquer combinao destes. 1.2. COMPOSIO MDIA DA CRUSTA TERRESTRE Numa observao rpida, a superfcie da Terra parece ser bastante complexa, co-existindo variados tipos de rochas e solos (figura 1.1).

    Rochas gneas (64.7%)

    Roch

    as me

    tamrf

    icas (

    27.4%

    )

    Rochas sedimentares

    (7.9%)Basalto e gabro (65.7%)

    Granito e outras rochas claras (34%)

    Dunito e peridotito (0.3%)

    Figura 1.1 - Abundncia relativa dos trs grandes conjuntos de rochas na crusta terrestre. No diagrama da direita apresenta-se a abundncia relativa dos principais tipos de rochas gneas.

    Esta diversidade de rochas origina que os elementos qumicos que se encontram na crusta estejam dispersos por vrios tipos de minerais. Assim, O grupo dos feldspatos o mais abundante atingindo cerca de 50% do total (figura 1.2). Porm, esta complexidade bastante mais aparente do que real, pois um estudo mais detalhado revela que a composio genrica da crusta terrestre bastante simples. So conhecidos mais de 100 elementos qumicos, sendo 80 destes estveis. A crusta terrestre constituda quase na totalidade apenas por 8 elementos, com todos os restantes elementos a somarem menos de 1% (figura 1.3). Assim, apesar do aspecto heterogneo, a crusta terrestre possui uma composio bastante homognea. Estes dados so obtidos por estimativa a partir das quantidades mdias dos diversos tipos de rochas e suas composies mdias.

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    Plagioclase (39%)

    Ortoclase (12%)Quartzo (12%)

    Piroxena (11%)

    Mica (5%)

    Anfibola (5%)

    Argila (4.4%)

    Olivina (3%)

    Outros!(8.4%)

    (Principalmente no

    silicatos)

    Figura 1.2 - Abundncia relativa de minerais na crusta terrestre. Dados de Ronov & Yaroshevsky, 1969 em Burchfiel et al. (1982).

    Figura 1.3 - Composio mdia de rochas da crusta continental (omitem-se alguns elementos raros e elementos radioactivos com um curto tempo de vida). in Burchefiel et al. (1982).

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    1.3. LIGAES QUMICAS E ESTRUTURAS DE COMPOSTOS INICOS As ligaes qumicas entre tomos que formam os minerais podem ser divididas em dois grandes grupos: ligaes que envolvem electres de valncia (ligaes inicas, covalentes e metlicas) e ligaes que no recorrem a estes electres (ligao de hidrognio e de van der Waals). Num tomo de um elemento metlico existem normalmente um, dois ou, mais raramente, trs electres de valncia que esto fracamente ligados ao seu ncleo podendo assim ser facilmente removidos de modo a formar um io positivo. Numa estrutura metlica, estes electres de valncia retiram-se dos seus tomos permanecendo num mar de electres que mantm ligados vrios ies positivos. Este facto contribui tambm para a elevada condutividade elctrica dos metais. O ordenamento dos ies resulta da geometria do empacotamento das vrias esferas. Por outro lado, nas ligaes covalentes, cada tomo tem a tendncia de agarrar os seus electres da camada mais externa, estando esta incompleta pela falta de um ou mais electres. Uma ligao covalente