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TÉCNICO EM MINERAÇÃO MÓDULO I Minerologia MINEROLOGIA Ficha Técnica Elabroração - Escola Estadual de Educação Profissional Capa / Diagramação - Gabriel Araújo Galvão Diretor Pedagógico - Edilvo de Sousa Santos Índice Introdução ........................................................................................................05 Propriedades Físicas dos Minerais ...........................................................08 Classes Mineralógicas ...................................................................................18 Os Silicatos ........................................................................................................18 Referências Bibliográficas ............................................................................53 5 www.ineprotec.com.br Técnico em Mineração - Minerologia 1.1 A HISTÓRIA DA MINERALOGIA Embora os minerais sejam utilizados pelo homem desde a Antiguidade, somente em tempos mais recentes é que a Mineralogia foi reconhecida como uma ciência. Na Idade da Pedra o homem já utilizava os mine- rais, principalmente, em registros de pinturas rupestres de cavernas, onde era utilizada a hematita (pigmentos avermelhados) e a pirolusita (pigmentos pretos). Subs- tâncias como o ouro nativo, malaquita, lápis-lazúli e es- meralda, já eram conhecidas, comercializadas e utilizadas pelas civilizações do vale do rio Nilo, na África, há cerca de 5.000 antes do Presente. A arte da mineração, nos registros arqueológicos, já era amplamente conhecida pelas civilizações chinesa, babilônia, egípcia e grega. Além do ouro nativo, cobre nativo e prata nativa, as civilizações da Antigüidade já conheciam jazimentos ricos em combinações de subs- tâncias ricas em cobre, estanho e ferro e, assim, apren- deram a extrair, fundir e processar esses minerais para forjar suas armas e instrumentos úteis em seu dia-a-dia. Também coletavam pedras coloridas que, por sua beleza, os deixavam maravilhados. Surgiu, então, na antiga Gré- cia, com Platão (427 a.C. –347 a.C.) e Aristóteles (384 a.C. –322 a.C), os primeiros estudos relacionados às substân- cias cristalinas. Seguiram-nos o grego Theophrastus (372 a.C. –287 a.C.) que descreveu as primeiras 16 espécies mineralógicas. Após, o romano Plínio Gaio – “o Velho” (23 -79), que escreveu quatro tratados em que trazia todo o conhecimento a respeito dos minerais na época. Na Ida- de Média o Ocidente entrou em franco declínio científico, devido à Inquisição, vindo, então, o Oriente, que assimi- lou a cultura grega e hindu ascendendo cientificamente. Destacou-se o médico árabe Avicenna (980 -1037) que publicou o “Tratado das Pedras”, fazendo a primeira clas- sificação taxonômica dos minerais conhecidos à época. Assim, em decorrência dessa treva cultural esta- belecida durante a Idade Média, o estudo dos minerais ficou restrito, por um longo período, apenas a especula- ções sobre propriedades mágicas que as pedras teriam. A Química se restringia apenas a estudos limitados e pri- mordiais da alquimia. Contudo, já se dava nomes primiti- vos às minas e às pedras. A partir do final da Idade Média, no século XVI, surgiu na literatura europeia o trabalho do médico da Bo- hêmia, Georgius Agrícola (1494 -1555), denominado De 1. Introdução Re Metallica, considerado um marco para a emergência da mineralogia como ciência. O eminente cientista versou sobre as práticas mineiras aplicadas na Alemanha e Itália e propôs uma classificação das substâncias cristalinas em relação aos jazimentos em que elas se formavam. Logo a seguir, estudando relações de cristais de quartzo e hema- tita, o médico dinamarquês Niels Stensen (Nicolas Steno) (1638 -1686) enunciou em 1669, a Lei da Constância dos Ângulos Diedros. Ele notou que a despeito da origem, ta- manho ou hábito, os ângulos entre as faces correspon- dentes são sempre constantes. Estava sendo embasado o que viria a ser uma nova ciência: a Mineralogia. Na Rússia surgiu um dos maiores expoentes da Mineralogia, o quí- mico Mikhail Vassilievich Lomonósov (1711 - 1765), que formulou a Teoria da Estrutura Cristalina das Substâncias. Em 1784, René J. Haüy (1743 -1822) mostrou que os cris- tais são construídos por ínfimos blocos, que ele chamou de “moléculas integrais”, que correspondem a conceito de celas unitárias da cristalografia moderna. Mais tarde desenvolveu a teoria dos índices racionais das faces cris- talinas. Na Alemanha surgiu a Escola de Freiberg, encabe- çada por Abraham Gottlob Werner (1750 –1817), que in- fluenciou o desenvolvimento da mineralogia em todos os países da Europa Ocidental. No início do século XIX, em Londres, William Hyde Wollaston (1766 -1828) inventou o goniômetro de reflexão que permitiu medidas precisas da posição das faces dos cristais, tornando a cristalografia em uma ciência exata. Em meados do século XIX, a mi- neralogia constitui-se definitivamente como a ciência dos minerais. Separaram-se as rochas, até então considera- das minerais, e passou-se a considerar os minerais isola- damente como indivíduos cristalinos, com estudos preci- sos sobre as formas cristalográficas e das características físicas e químicas através das primeiras análises químicas completas dos minerais. O mineralogista russo Nicolai Yvanovich Koksharov (1818 -1893) fez a primeira sistema- tização dos minerais utilizando-se de critérios descritivos e parâmetros matemáticos dos cristais. Somente a partir do estabelecimento do Sistema Periódico dos Elementos, pelo químico russo Dimitri Mendeleyév (1834 -1907), é que se conseguiu classificar quimicamente as substâncias cristalinas. Começou-se, então, a se esboçar a minera- logia moderna. Em 1828, o físico escocês, William Nicol (1770 -1851) inventou uma lente à luz polarizada que permitiu o estudo ótico sistemático em substâncias cris- talinas, o que tornou o microscópio à luz polarizada, em uma ferramenta fundamental na mineralogia. No final do século XIX, o mineralogista russo Evegne S. Fedorov (1853 -1919) e o físico alemão Arthur Moritz Schönflies (1853 www.ineprotec.com.br6 Técnico em Mineração - Minerologia -1928), quase simultaneamente, desenvolveram teorias sobre ordem e simetria interna dos cristais que constitu- íram a fundação dos trabalhos de cristalografia por raios- -x. Em 1912, a difração de raios-x tornou-se um método poderoso no estudo dos minerais, através de estudos do cristalógrafo alemão Max Von Laue (1879 -1960), e em 1914, pela primeira vez uma estrutura cristalina é deter- minada por difração, pelos físicos ingleses William Hen- ry Bragg (1862-1942) e William Lawrence Bragg (1890- 1971). A partir de 1960 o estudo da química mineral, em microescala, foi possível com o advento da microssonda eletrônica, dotada de feixes de elétrons, que pode forne- cer análises in situ e em grãos tão pequenos quanto um micrometro (0,001 mm). Desde 1970, outros instrumen- tos com feixes de elétrons podem magnificar a arquitetu- ra interna dos minerais, milhões de vezes, com imagens da estrutura atômica, tais como os Microscópios Eletrôni- cos de Transmissão (TEM) e o Microscópio Eletrônico de Transmissão de alta resolução (HRTEM). Atualmente estão validadas pela IMA mais de 4000 espécies de minerais. Destes, cerca de 150 são con- siderados comuns (quartzo, feldspatos, muscovita, talco, biotita, calcita, etc.), outros 50 são ocasionais (ouro, mo- libdenita, prata, etc.) e os restantes considerados raros ou extremamente raros. Alguns minerais, como o quart- zo, feldspatos, zircão e apatita apresentam uma vasta dis- tribuição geográfica e petrológica, enquanto outros ocor- rem de forma muito restrita, sendo que a maioria dos espécimes descritos foi encontrada em poucas amostras, provenientes de locais específicos do planeta, conhecidas somente por alguns pequenos cristais. 1.2 DEFINIÇÕES A mineralogia é a ciência que estuda os mine- rais, o que são eles, como são formados e onde ocorrem. Uma vez que os minerais estão por toda parte (são as substâncias formadorasdas rochas, solos e sedimentos) e fornece uma grande parte das matérias primas usadas em aplicações tecnológicas e industriais, o potencial de aplicação deste conhecimento é vasto. Na verdade, com exceção das substâncias orgânicas, os demais materiais que usamos ou com os quais convivemos no dia a dia são todos minerais ou de origem mineral. MINERAL: “Um mineral é um sólido homogéneo, natural com uma composição química definida (mas geral- mente não fixa) e um arranjo atómico altamente ordena- do. É, normalmente, formado por processos inorgânicos”. Figura 1: Feldspato Vejamos algumas implicações deste conceito em maior detalhe, abaixo: • Sólido: as substâncias gasosas ou líquidas são excluídas do conceito de mineral. Assim, o gelo nas calo- tas polares é um mineral, mas a água não. Algumas subs- tâncias que fogem a esta definição ainda assim são objeto de estudo do mineralogista. É o caso do mercúrio líquido, que pode ser encontrado na natureza, em determinadas situações. Nestes casos, a substância é chamada de mine- ralóide. • Homogêneo: algo que não pode ser fisicamen- te dividido em componentes químicos mais simples. Este conceito é obviamente dependente da escala de observa- ção, uma vez que algo que é aparentemente homogêneo a olho nu pode ser constituído de mais de uma substân- cia, quando observado em escala microscópica. • Natural: exclui as substâncias geradas em labo- ratório ou por uma ação consciente do homem. Quando estas substâncias são idênticas em composição e pro- priedades a um mineral conhecido, o nome deste mine- ral pode ser usado, acrescido do adjetivo sintético. (por exemplo, esmeralda sintética). Acima, consideramos o gelo das calotas polares como um mineral. Entretanto, para seguir o conceito de mineral à risca, o gelo que fabri- camos na geladeira não constitui um mineral. • Composição química definida: significa que um mineral é uma substância que pode ser expressa por uma fórmula química. Por exemplo, a composição do ouro na- tivo é Au, a do quartzo é SiO2, a da calcita é CaCO3, e assim por diante. Entretanto em muitos minerais é possível a substituição de um ou mais elementos da fórmula origi- nal por outros. Assim, a dolomita CaMg(CO3)2 admite a substituição de Mg por quantidades variáveis de Fe e Mn, 7 www.ineprotec.com.br Técnico em Mineração - Minerologia e a esfalerita ZnS admite a substituição de Zn por quan- tidades variáveis de Fe. Em muitos casos, a composição química dos minerais pode variar dentro de certos limi- tes, sem que seja necessário alterar o nome do mineral. Em outros casos as variações são tão grandes que caracterizam uma espécie mineral distinta. • Arranjo atômico ordenado: implica na existên- cia de uma estrutura interna, onde os átomos ou íons estão dispostos em um padrão geométrico regular. Este padrão obedece às regras de simetria que você estudou na disciplina de cristalografia, e os sólidos assim consti- tuídos pertencem a um dos sistemas cristalinos: triclínico, monoclínico, ortorrômbico, tetragonal, hexagonal (trigo- nal) e isométrico. Sólidos que possuem tal arranjo interno ordenado são chamados de cristalinos. Os que não o pos- suem são chamados de amorfos, e fogem á classificação estrita de mineral, compondo o grupo dos mineralóides. • Inorgânico: aqui o termo geralmente é incluído por Klein e Hurlbut no conceito, para permitir o enqua- dramento de substâncias que atendem a todos os requi- sitos acima, mas são geradas naturalmente por (ou com a ajuda de) organismos. Estes minerais são chamados de biogênicos e, à exceção da sua origem, são idênticos aos minerais equivalentes formados por processos inor- gânicos. O exemplo mais comum de mineral biogênico é o carbonato de cálcio (CaCO3) presente nas conchas de moluscos na forma dos minerais calcita, dolomita ou va- terita. Alguns outros exemplos incluem alguns sulfetos, sulfatos, fosfatos, fluoretos, óxidos, enxofre nativo e for- mas amorfas de SiO2. MINERALÓIDE: São materiais semelhantes aos minerais, mas sem estrutura cristalina. Exemplos: opala (SiO2 amorfa) (fig.2), minerais de U e Th, como o zircão (ZrSiO4), onde a cristalinidade original é destruída pala ra- diação de elementos radioativos presentes na estrutura original e o vidro vulcânico. Figura 2: Opalas CRISTAL: sólido geométrico regular limitado por superfícies planas e suaves que são a expressão externa do arranjo interno regular dos íons ou átomos constituin- tes. Figura 3: Cristal de Quartzo GEMAS: os materiais gemológicos naturais são aqueles inteiramente formados pela natureza, sem inter- ferência do homem. São de origem inorgânica: os mine- rais e as rochas; e orgânica: os de origem animal ou vege- tal. Figura 4: Alguns exemplos de gemas lapidadas. MINÉRIOS: Minério (do latim minera, mina) é um mineral que é economicamente autossustentável para a sua prospecção e exploração industrial (mineração). Figura 5: Ilmenita: minério de titânio www.ineprotec.com.br8 Técnico em Mineração - Minerologia ROCHAS: é um agregado sólido que ocorre na- turalmente e é constituído por um ou mais minerais ou mineralóides. Figura 6: Granito CRISTALOGRAFIA: A cristalografia é a ciência ex- perimental que tem como objeto de estudo a disposição dos átomos em sólidos. É também a ciência experimental que estuda o cristal, ou cristais. 2.1 PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS As propriedades físicas dos minerais são o resultado direto de sua composição química e de suas características estruturais. Existe um conjunto de propriedades físicas que podem ser examinadas ou testadas rapidamente, com auxílio de instrumen- tos simples como um imã, uma lupa de mão, um ca- nivete e uma placa de porcelana. Com, frequência estas propriedades são suficientes para a identifica- ção de um mineral desconhecido e, pela facilidade de seu estudo, são de emprego corriqueiro por mi- neralogistas, tanto no campo como em laboratório. As propriedades físicas são as seguintes: hábito, clivagem, partição, fratura, dureza, tenaci- dade, densidade relativa, magnetismo, cor, traço e brilho. 2.1.1 HÁBITO Por hábito de um mineral se entende a (s) forma (s) com a qual ele aparece frequentemen- te na natureza, por exemplo: como prismas alon- gados; como cristais tabulares (achatados); como agregados cristalinos com arranjos geométricos característicos; ou mesmo como grãos sem uma forma definida. Muitas espécies minerais ocorrem preferencialmente com um determinado hábito. Por exemplo, cristais de magnetita (Fe3O4) são fre- quentemente octaédricos, pirita (FeS2), comumente ocorre como cristais em forma de cubos, e as micas ocorrem como lamelas. Embora nem sempre um de- terminado mineral tenha que apresentar seu hábito característico, o fato de que isto ocorra com frequ- ência é de grande auxílio na sua identificação. Os termos mais comumente usados na des- crição do hábito dos minerais são: • Prismático: Os cristais do mineral são fre- quentemente constituídos por prismas (ou com- binações de mais de um prisma). Usualmente são empregados adjetivos para qualificar os cristais prismáticos, como colunares (prismas alongados, com uma direção geralmente coincidente com o eixo “c” mais desenvolvido que os demais), acicula- res (muito alongados e finos, com forma que lembra uma agulha), fibrosos, capilares ou filiformes (ain- da mais finos, lembrando fios de cabelo) tabulares (achatados, com duas direções mais bem desen- volvidas do que a terceira), laminares (alongados e achatados, como a lâmina de uma faca). • Cúbico, octaédrico, dodecaédrico, rombo- édrico, etc: Minerais caracterizados pela ocorrência frequente de cristais com as formas citadas. • Micáceo: Cristais tabulares ou lamelares formados por placas finas (como as micas) • Euédrico, subédrico, anédrico: Os minerais ocorrem comumente como cristais bem formados (euédricos), ou com apenas algumas faces bem de- senvolvidas (subédricos), ou ainda como grãos sem faces cristalinas presentes (anédricos, emboradeva ser ressaltado que a ausência de formas cristalinas visíveis externamente não signifique que o mineral não possua uma estrutura cristalina ordenada). 2. Propriedades Físicas dos Minerais 9 www.ineprotec.com.br Técnico em Mineração - Minerologia www.ineprotec.com.br10 Técnico em Mineração - Minerologia Figura 7: Hábitos mais comuns observados em minerais. 11 www.ineprotec.com.br Técnico em Mineração - Minerologia Muitos dos termos citados, especialmente os relativos a prismas, podem ser igualmente aplicados a agregados de cristais (por exemplo, agregados colunares, agregados aciculares, etc.). Os seguintes termos são específicos da descrição de agregados cristalinos: Dendrítico: Arborescente, em ramos divergen- tes, como os de uma planta. Divergente ou radiado: Agregado de cristais (ge- ralmente prismas colunares, aciculares ou tabulares) di- vergentes a partir de um ponto central. Tipos específicos de agregados radiais podem ser: a) Globular: Agregados de cristais radiais, for- mando pequenas superfícies esféricas ou semiesféricas; b) Botrioidal: Formas globulares assemelhando- -se (em tamanho dos glóbulos) a um cacho de uvas; c) Mamelonar: Grandes superfícies arredonda- das, semelhantes a mamas, formadas por indivíduos ra- diais ou divergentes; d) Reniforme: Agregados radiados terminando em formas arredondadas com forma de rins; e) Colomorfo: Termo genérico aplicado a formas arredondadas compostas de agregados radiados, sem levar em conta o tamanho; • Granular: Agregado simplesmente composto por grãos (sem nenhuma conotação específica de forma ou tamanho); • Concêntrico: Camadas mais ou menos esféri- cas, superpostas umas às outras; • Pisolítico: Massas arredondadas, mais ou me- nos do tamanho de ervilhas; • Oolítico: Massa arredondada, mais ou menos do tamanho de ovas de peixe; • Bandado: Mineral formado por camadas de diferentes cores ou texturas; • Maciço: Material compacto, sem formas ou feições especiais. Outros termos específicos, relacionados ao modo de ocorrência do agregado: • Drusa: Superfície coberta de pequenos cris- tais; • Geodo: Cavidade (em uma rocha) cuja superfí- cie é coberta de pequenos cristais; • Concreção: Massas formadas por deposição de material em torno de um núcleo. Algumas concreções são esféricas, mas outras podem ter forma variável; • Estalactite: Agregados em cilindros ou cones pendentes (como por exemplo, em cavernas). 2.1.2. CLIVAGEM, PARTIÇÃO E FRATURA. Um mineral pode apresentar (ou não) tendência a s e romper segundo planos preferenciais, quando sub- metido a um esforço externo. Este comportamento está diretamente relacionado ao tipo de ligação química en- volvida e à eventual presença de defeitos ou descontinui- dades na estrutura cristalina. Em presença de um esforço externo um cristal poderá apresentar tendência a se rom- per ao longo de direções em que: • A força de ligação é menor • Existem menos ligações por unidade de volume • Existem defeitos estruturais • Existe um maior espaçamento interplanar, em- bora as ligações químicas sejam do mesmo tipo. Cliva- gem, partição e fraturas são propriedades físicas diferen- tes. A distinção entre elas é extremamente importante do ponto de vista da identificação de minerais CLIVAGEM: Tendência de o mineral partir-se pa- ralelamente a planos atômicos identificados por índices de Miller, tais como faces do cristal. Os planos de cliva- gem são, portanto, repetitivos desde a escala mesoscópi- ca (do cristal) a escala microscópica e até a escala da pró- pria estrutura cristalina. A clivagem é sempre consistente com a simetria do cristal. Para estudar a clivagem de um mineral não é suficiente apenas reconhecê-la, mas é necessário caracterizá-la em termos de sua orientação e sua qua- lidade. Em termos de orientação (geometria) a cliva- gem pode ser descrita por adjetivos que a relacionam com formas cristalinas. Assim, pode-se caracterizar a clivagem como cúbica como na galena (PbS), octa- édrica como no diamante(C), dodecaédrica como na esfalerita ( ZnS), romboédrica como na calcita(CaCO3), prismática como nos piroxênios e anfibólios, pinacoi- dal como a clivagem basal das micas, etc (Fig.8). Outra maneira de expressar esse conceito é utilizando os índices de Miller para a forma cristalina em questão, como {111} para a clivagem octaédrica. Vimos que a clivagem está intrinsecamente relacionada à estrutura cristalina. Portanto, se um mi- neral possui uma determinada direção de clivagem, existe o potencial para ocorrerem inúmeros planos de clivagem ao longo daquela direção. Entretanto, nem sempre a clivagem é perfeitamente desenvolvida nos cristais. Assim, devem-se utilizar adjetivos para carac- terizar a qualidade da clivagem. Isto é feito de acordo com uma escala comparativa e empírica. Assim, pode- -se dizer que uma clivagem é excelente (como a cliva- gem basal das micas e do grafite), boa, pobre ou ruim. Finalmente, alguns minerais se caracterizam pela au- sência de clivagem. O quartzo, um dos minerais mais comuns não apresenta clivagem. www.ineprotec.com.br12 Técnico em Mineração - Minerologia Figura 8: Tipos de clivagem. 13 www.ineprotec.com.br Técnico em Mineração - Minerologia PARTIÇÃO: Assim como a clivagem, a partição também está associada a planos cristalográficos, mas não é tão bem desenvolvida. A partição pode ter outras cau- sas, como a presença de planos de geminação no cristal ou ocorrer como resposta à aplicação de pressão. Assim, ao contrário do que ocorre com a clivagem, alguns indiví- duos de uma espécie mineral podem apresentar partição enquanto outros não a possuem. Por exemplo, em uma população de cristais de um determinado mineral, pode ocorrer que apenas os cristais geminados ou submetidos à pressão apresentem planos de partição visíveis. Outro critério útil para distinguir clivagem de par- tição é o caráter menos penetrativo da última. Por exem- plo, um cristal pode se partir ao longo de planos de ge- minação relativamente espaçados entre si, e ao mesmo tempo fraturar-se de maneira irregular na região entre dois planos de partição. Exemplos comuns de partição in- cluem a partição octaédrica da magnetita, a partição ba- sal dos piroxênios e a partição romboédrica do coríndon. FRATURA: Refere-se à maneira pela qual o mine- ral se rompe, exceto aquelas controladas pelas proprie- dades de clivagem e partição. Ocorre quando a força das ligações químicas é mais ou menos a mesma em todas as direções e, portanto, o rompimento não ocorre ao longo de nenhuma direção cristalográfica em particular. Assim, ao estudar as fraturas de um mineral, o estilo de fratura- mento é a observação importante a ser feita. Alguns mi- nerais apresentam estilos de fratura característicos, o que pode auxiliar na sua identificação. Os termos mais comuns usados para descrever fraturas em um mineral são: • Conchoidal: Superfícies lisas e curvas, seme- lhantes à parte interna de uma concha, comum vidro e no mineral quartzo; • Fibrosa: Quando o mineral se rompe formando estilhaços ou fibras; •Serrilhada: Superfície denteada, irregular, com bordas cortantes; • Irregular: Superfícies rugosas e irregulares. 2.1.3. DUREZA Esta é uma das mais importantes propriedades para a identificação de muitos minerais. Define-se como dureza de um mineral a resistência que uma superfície lisa do mineral apresenta a ser arranhada (sulcada) por outro material (outro mineral, a ponta de uma faca, etc.). Em última instância, a dureza de um mineral está relacionada à reação da estrutura cristalina à aplicação de esforço sem ruptura. Em cristais formados essencial- mente por ligações metálicas, os quais podem fluir plas- ticamente, o atrito de um material de dureza mais alta contra a superfície do cristal tende a produzir um sulco. Minerais formados por ligações iônicas ou covalentes tendem a apresentar um comportamento mais rúptil. Ao ser submetido ao mesmo teste, a produção do sulco poderá ser acompanhada da produçãode pó do mineral mais mole. Em compostos iônicos o tamanho e a carga dos íons envolvidos afetam a dureza do mineral. Assim, para um grupo de substâncias diferentes com o mesmo tipo de estrutura cristalina, quanto maior a distância Inter iô- nica e quanto menores as cargas dos íons, mais fraca será a ligação e, consequentemente, menor será a dureza do mineral. É importante ressaltar que a força global de uma estrutura cristalina é dada por uma combinação dos dife- rentes tipos de ligação química presentes, mas a dureza desta mesma estrutura é uma expressão da sua ligação mais fraca. A dureza é uma característica de cada mineral, e pode ser avaliada quantitativamente através do uso de equipamentos adequados. Entretanto, sua principal utilidade na identificação mineralógica consiste em esti- mar qualitativamente a dureza do mineral que se deseja identificar, comparando-o com outros minerais e/ou ma- teriais de dureza conhecida. O teste de dureza baseia-se no fato de que um mineral de dureza mais alta é capaz de provocar um sulco em um mineral de dureza mais baixa, mas o segundo não é capaz de sulcar o primeiro. O mineralogista austríaco F. Mohs idealizou uma escala de dureza com base em dez minerais relativamente comuns, aos quais atribuiu graus de dureza relativa de um a dez. Esta escala ficou conhecida como Escala de Dureza de Mohs (Fig.9) e é de uso corrente entre mineralogistas e ou- tras pessoas interessadas na identificação de minerais. Figura 9:Escala de Dureza de Mohs www.ineprotec.com.br14 Técnico em Mineração - Minerologia Portanto, se um mineral que se deseja identifi- car é capaz de sulcar a fluorita, mas não sulca a apatita, pode-se dizer que este mineral tem uma dureza entre 4 e 5. Um grupo de materiais de fácil acesso pode ser usa- do para testar dureza, em complemento aos minerais da escala. Assim, a unha humana possui dureza pouco acima de 2 (sulca talco e gipsita, mas não sulca calcita); o cobre tem dureza pouco abaixo de 3; o aço comum tem dureza pouco acima de cinco; o vidro comum tem dureza 5 ½ , o aço temperado tem dureza 6 ½ etc. Ao avaliar a dureza de qualquer mineral é imprescindível realizar o teste nos dois sentidos (ou seja tentar sulcar o mineral A com o mi- neral B e vice-versa), porque um mineral excessivamente friável (pulverulento) ou quebradiço pode ser fisicamente desagregado por outro, mesmo que este possua dureza mais baixa. Em termos de dureza absoluta, a progressão de talco (dureza 1) até diamante (dureza 10) não é linear, mas segue uma curva exponencial, de tal maneira que a diferença de dureza entre o diamante (10) e o coríndon (9) é muito maior do que a diferença de dureza entre a gipsita (2) e o talco (1). Como a dureza é uma propriedade direcional, alguns minerais possuem dureza diferente se- gundo direções cristalográficas distintas. Quando ocorre, este fato frequentemente auxilia na identificação do mi- neral. Por exemplo, os cristais de cianita possuem dureza igual a 5 na direção do comprimento e dureza igual a 7 na direção perpendicular ao comprimento. 2.1.4 . TENACIDADE A tenacidade é uma medida da coesão de um mineral, ou seja, a sua resistência a ser quebrado, esma- gado, dobrado ou rasgado. A tenacidade não guarda ne- cessariamente relação com a dureza. O exemplo clássico desta diferença é o diamante, que possui dureza muito elevada, mas tenacidade relativamente baixa, quando submetido a um impacto. Os seguintes termos qualitati- vos são usados para expressar tenacidade de um mineral: • Quebradiço: O mineral se rompe ou é pulveri- zado com facilidade; • Maleável: O mineral pode ser transformado em lâminas, por aplicação de impacto; • Séctil: O mineral pode ser cortado por uma lâ- mina de aço; • Dúctil: O mineral pode ser estirado para formar fios; • Flexível: O mineral pode ser curvado, mas não retorna a sua forma original, depois de cessado o esforço; • Elástico: O mineral pode ser curvado, mas volta à sua forma original, depois de cessado o esforço. Propriedades como ductilidade, sectilidade e maleabilidade são típicas de materiais constituídos por ligações metálicas. Neste tipo de ligação o material é con- siderado como cátions imersos em uma nuvem de elé- trons de alta mobilidade. Quando é aplicado um esforço externo, os cátions podem mover-se relativamente uns aos outros sem necessariamente originar forças eletros- táticas repulsivas (e, consequentemente, sem perder co- esão). O comportamento flexível é típico de minerais com estruturas em folha, como talco e clorita, onde as folhas são unidas entre si por forças de Van der Waals ou pontes de hidrogênio (quando submetida a um esforço externo, a estrutura desliza ao longo dessas ligações mais fracas). Outro grupo de minerais com estrutura em folha, as micas, apresenta propriedades elásticas, porque nes- tes minerais as camadas da estrutura são mantidas uni- das entre si por ligações iônicas envolvendo álcalis como K+ (consideravelmente mais fortes do que as forças de Van der Waals) 2.1.5. DENSIDADE RELATIVA Definida como a relação entre o peso do mineral e o peso de um volume igual de agua pura, é um número adimensional, e não tem o mesmo significado que peso específico (medido em unidades de peso por unidade de volume). A densidade relativa é característica para cada mineral, e depende basicamente de dois fatores: os ele- mentos químicos que constituem o mineral e a maneira como estes elementos estão arranjados dentro da estru- tura cristalina. Os efeitos destes fatores podem ser facilmente avaliados comparando-se: Minerais com estrutura semelhante, mas com- posição distinta, como os carbonatos ortorrômbicos de Ca, Sr, Ba e Pb, onde a densidade relativa aumenta com o aumento do peso atômico do cátion, de 2,95 na aragonita (CaCO3) até 6,55 na cerussita (PbCO3). Por outro lado, a diferença de densidade relativa entre o carbono puro na forma de grafite (2,2) e de diamante (3,5) ilustra o efeito da estrutura cristalina sobre esta propriedade. Existem vários métodos de determinação quantitativa de densi- dade em minerais, com o uso de equipamentos adequa- dos (balança de Jolly, balança de Berman, picnômetro), lí- quidos pesados (bromofórmio, iodeto de metileno, etc.), ou cálculos com base na cela unitária do mineral. 15 www.ineprotec.com.br Técnico em Mineração - Minerologia Para um reconhecimento expedito, entretanto, pode-se estimar a densidade relativa por comparação en- tre amostras de diferentes minerais. Associada ao estudo de outras propriedades físicas, esta análise comparativa de densidade é muitas vezes uma ferramenta fundamen- tal na identificação de minerais. 2.1.6 . MAGNETISMO Materiais que apresentam a propriedade de ser atraídos por uma um imã são chamados de ferromagnéti- cos. O número de minerais que apresentam esta proprie- dade é muito pequeno. Dentre os minerais comuns na natureza, apenas a magnetita (Fe3O4) e a pirrotita (FeS) apresentam esta propriedade. Portanto, quando presen- te em um mineral, o magnetismo é de extrema utilidade na identificação. Adicionalmente, o fato de que diferentes mine- rais possuem diferentes susceptibilidades magnéticas permite a separação física de grãos de minerais distintos mediante o uso de equipamentos. Ao serem aquecidos acima de uma temperatura específica, os materiais ferro- magnéticos perdem suas fortes propriedades magnéticas, que são Escola Estadual de Educação Profissional substi- tuídas por um magnetismo comparativamente mais fraco (paramagnetismo). A temperatura à qual esta mudança ocorre é conhecida como temperatura de Curie. Para a magnetita, este fenômeno ocorre a 85oC. 2.1.7 . COR Esta é provavelmente a primeira propriedade fí- sica a chamar a atenção quando alguém examina um mi- neral (Fig. 10). O que o nosso cérebro interpreta como cor é, na verdade, o resultado da absorção seletiva de de- terminados comprimentos de onda da luz que atravessa o mineral. Os comprimentos de onda que não são absor-vidos tornam-se dominantes no espectro que emerge do mineral, e a combinação destes comprimentos de onda é o que é percebido como cor. A maior parte dos mecanismos que produzem cor são produtos da interação de ondas luminosas com elétrons. A origem da cor em minerais está ligada a uma variedade de razões, tais como a presença de íons metá- licos (em especial metais de transição como Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni e Cu), fenômenos de transferência de carga, efeitos de radiação ionizante, entre outros. Para muitos minerais a cor é uma característica diagnóstica funda- mental, enquanto para outros ela é tão variável que não pode ser usada como um critério de identificação. Devido à possibilidade de alteração de muitos minerais por con- tato com o ar, água, etc., a cor deve ser sempre observada preferencialmente em uma fratura recente do mineral. • Metais de transição: podem estar presentes em minerais em quantidades importantes (como os cons- tituintes principais) ou em quantidades muito pequenas (como impurezas). Em ambos os casos, estes elementos podem provocar o aparecimento de cor em estruturas cristalinas que admitem substituições de grandes quan- tidades de um cátion por outro, as variações químicas podem implicar em um amplo espectro de variação de cor. Este é o caso da esfalerita (ZnS), que admite a subs- tituição do Zn por quantidades variáveis de Fe e cuja cor varia em tons de branco, amarelo, castanho e preto, de- pendendo da quantidade de Fe presente. Em outros casos, onde um determinado metal ocorre em pequenas quantidades na estrutura, variedades coloridas podem ocorrer em um mineral cuja composição química global é essencialmen- te constante. No caso do mineral berilo, por exemplo, a presença de pequenas quantidades de Fe2+ produz cor azul enquanto a presença de Cr3+ como impureza produz coloração verde. As variedades azul e verde do mineral berilo possuem importância econômica como gemas preciosas (água-marinha e esmeralda, respectivamente). Com exceção da cor, as demais propriedades físicas da água-marinha e da esmeralda são idênticas às do berilo comum. O mesmo ocorre com o mineral corindon: a pre- sença de Cr3+ como impureza no corindon gera a varie- dade vermelha conhecida como rubi. • Transferência de carga: Este processo só ocorre em compostos que tenham pelo menos dois elementos com estados de oxidação diferentes e variáveis. O proces- so pode produzir cores intensas em minerais e gemas, e envolve a transferência de elétrons entre elementos di- ferentes. Alguns exemplos de elementos que participam no processo de transferência de carga são: Fe2+ e Fe3+; Ti3+ e Ti4+; Mn2+, Mn3+ e Mn4+, ou combinações entre eles (por exemplo, minerais contendo ferro e manganês). A transferência de um elétron de um átomo a outro en- volve a absorção de energia, a qual pode ocorrer segundo um comprimento de onda definido. Por exemplo, a trans- ferência de um elétron entre Fe2+ e Ti4+ envolve a absor- ção de energia luminosa no comprimento do vermelho, portanto produz a cor azul da Safira. O mesmo processo pode ocorre entre ânions (por exemplo, a cor azul do mi- neral lazurita decorre da transferência de carga entre um triângulo de átomos de enxofre) ou entre cátion e ânion. www.ineprotec.com.br16 Técnico em Mineração - Minerologia • Centros de cor: São imperfeições na estrutura cristalina que causam absorção de energia luminosa e, consequentemente, o aparecimento de cor. Na maioria dos casos este fenômeno está associado à exposição à radiação ionizante. A fonte da radiação pode ser natural (elementos radioativos, como U, Th, K presentes em mi- nerais) ou artificial e, em raros casos, radiação ultraviole- ta pode produzir centros de cor. Quando um mineral é ex- posto à radiação, elétrons podem ser removidos de suas posições normais e, depois de perder energia, ficar apri- sionados em uma posição vaga na estrutura cristalina. Estes elétrons aprisionados absorvem seletivamente de- terminados comprimentos de onda, produzindo cor. Um exemplo deste fenômeno é a variedade violeta (ametista) de quartzo (SiO2). A presença de pequenas quantidades de Fe3+ como impureza no quartzo produz cores amare- las (variedade citrino). Quando submetido à radiação, o Fe3+ pode perder um elétron (efetivamente tornando-se Fe4+), o qual é aprisionado em um centro de cor na estru- tura do quartzo, produzindo a cor violeta típica da ame- tista. Como os centros de cor são um tipo de defeito cau- sado por radiação, este defeito pode ser eliminado pela adição de energia. Por exemplo, ao submeter à ametista a um tratamento térmico, o processo é revertido, e a cor passa de violeta a amarelo. Na verdade, alguns tipos de ametista tendem a perder a cor com a simples exposição prolongada a luz (radiação ultravioleta). Tratamento térmico é um recurso frequentemente usado na indústria de pedras preciosas, para modificar, melhorar ou controlar a coloração de uma determinada gema. Figura 10: Exemplo de cores dos minerais 2.1.8. TRAÇO É definido como a cor do pó fino de um mineral. A observação do traço de um mineral é geralmente feita atritando-se o mineral contra uma superfície de porce- lana não polida com dureza é aproximadamente 7 (Fig. 11). Embora a cor de um mineral seja frequentemente variável, o seu traço tende a ser relativamente constante, portanto é uma propriedade extremamente útil na iden- tificação do mineral. Os óxidos de ferro magnetita (Fe3O4) e hematita (Fe2O3), por exemplo, podem ser distinguidos por seu traço preto e avermelhados, respectivamente. Al- guns minerais possuem dureza tão baixa que são capazes de deixar traço em materiais como papel, como é o caso do grafite e da molibdenita (MoS2). Figura 11: Traço da hematita 2.1.9. BRILHO Refere-se à aparência do mineral à luz refletida. Em uma classificação ampla, o brilho dos minerais pode ser dividido em metálico e não metálico, com uma cate- goria transicional (sub-metálico) entre eles. Os termos geralmente utilizados para descrever o brilho dos mine- rais são: • Metálico: Brilho semelhante ao dos metais. Ca- racterístico de minerais dominados por ligações metálicas ou parcialmente metálicas. Minerais de brilho metálico geralmente (mas nem sempre) apresentam traço escuro. Este tipo de brilho é comum em minerais do grupo dos metais nativos, sulfetos e óxidos. • Não metálico: Sem aparência de metal. Típico de minerais dominados por ligações iônicas ou covalen- tes. Geralmente possuem traço claro. Uma série de ter- mos é usada para descrever os tipos de brilho não metá- lico: 17 www.ineprotec.com.br Técnico em Mineração - Minerologia • Vítreo: Brilho como o do vidro. O exemplo típi- co é o mineral quartzo. • Resinoso: Brilho semelhante ao de resina • Nacarado: Brilho semelhante ao brilho da pé- rola. Normalmente é mais bem observado nos planos de clivagem • Gorduroso ou graxo: Brilho que lembra uma su- perfície coberta de óleo. O mineral nefelina é um exem- plo típico • Sedoso: Brilho que lembra a seda. Comum em agregados fibrosos, como o asbesto e a gipsita fibrosa. • Adamantino: Brilho que lembra o brilho do dia- mante. Além do diamante, ocorre tipicamente em mine- rais transparentes de chumbo, como a cerussita (PbCO3) e a anglesita (PbSO4). 2.1.9. OUTRAS PROPRIEDADES DEPENDENTES DA LUZ • Jogo de cores: A cor muda em sucessão rápida, quando o mineral é girado (diamante, opala); • Mudança de cores: Idem, mas a variação é len- ta (labradorita); • Iridescência: Espectro de cores no interior (fra- turas, clivagens) ou na superfície (revestimento superfi- cial) do mineral (bornita, calcopirita); • Opalescência: Reflexão leitosa ou nacarada no interior do mineral (opala); • Embaçamento: A cor da superfície é diferente da cor do interior do mineral (calcocita, bornita, calcopiri- ta); • Asterismo: Formação de raios de luz como uma estrela, quando o mineral é observado ao longo do eixo vertical. Ocorre principalmente em minerais hexagonais; • Luminescência:Emissão de luz, exceto as pro- vocadas por incandescência. Normalmente é tênue, me- lhor observável no escuro; • Triboluminescencia: Emissão de luz provocada por atrito. Ocorre em minerais não metálicos e anidros (fluorita, esfalerita); • Termoluminescência: Emissão de luz provoca- da por aquecimento (fluorita); • Fluorescência e fosforescência: Emissão de luz provocada por exposição a determinados tipos de radia- ção, como luz ultravioleta, raios-x, raios catódicos. (fluori- ta, scheelita); • Transparência: Capacidade do mineral de ser atravessado pela luz; • Transparente: É possível ver contornos de obje- tos através do mineral; • Translúcido: Há passagem de luz, mas não é possível distinguir contornos de objetos; • Opaco: Não permite a passagem de luz, mesmo em seções delgadas; • Refração: Mudança na direção da luz, quando passa de um meio para outro de densidade diferente (por exemplo, do ar para o mineral). Depende do índice de re- fração (n) do mineral. Para minerais com n = 2, a velocida- de da luz no mineral é a metade da velocidade no ar. Esta propriedade é de vital importância para os minerais uti- lizados como gemas, pois influencia o tipo de brilho dos minerais transparente. Assim, um mineral com n = 1.5 tenderá a apresentar brilho vítreo, enquanto um mineral com n = 2.4 tenderá a apresentar brilho adamantino. • Dupla refração: Quando um raio de luz penetra em um mineral ele se desdobra em dois raios, cada um viajando com velocidade e direção diferentes. A dupla re- fração ocorre na maioria dos minerais não isométricos, mas geralmente é muito fraca para poder ser observada. Uma exceção notável é a calcita de qualidade ótica (espa- to de Islândia), que possui dupla refração forte. 2.1.10. PROPRIEDADES ELÉTRICAS A condução de eletricidade em minerais é forte- mente controlada pelo tipo de ligação existente. Assim, mi- nerais formados exclusivamente por ligações metálicas (p.ex. os metais nativos) são condutores, minerais formados por ligações parcialmente metálicas (p.ex. alguns sulfetos) são semicondutores, e minerais formados por ligações iônicas e/ ou covalentes são maus condutores de eletricidade. • Piezoeletricidade: Produção de eletricidade por aplicação de pressão ao longo de um eixo polar (eixo com formas cristalinas distintas em cada uma das pontas). Este efeito só pode ocorrer em cristais que não possuem centro de simetria. • Piroeletricidade: Produção de eletricidade por variação de temperatura. Ocorre apenas em minerais que não possuem centro de simetria e têm pelo menos um eixo polar (piroeletricidade verdadeira). A piroeletricida- de secundária ocorre em minerais que sofre expansão desigual ao longo de direções distintas, ao serem aqueci- dos. A deformação do retículo resulta em pressão locali- zada, gerando piezoeletricidade. 2.1.11. RADIOATIVIDADE Ocorre em minerais formados por elementos ra- dioativos, tais como U e Th, e pode ser um importante critério de identificação nestes casos. www.ineprotec.com.br18 Técnico em Mineração - Minerologia 3.1. CLASSE DOS ELEMENTOS NATIVOS Figura 12: Elementos Nativos Minerais dessa classe são compostos idealmen- te por arranjos de átomos de um único elemento quími- co (ou por soluções sólidas envolvendo elementos afins como, por exemplo, a do ouro com a prata). Algumas das propriedades físicas desses minerais são semelhantes àquelas dos próprios elementos químicos, isto é metais, semi-metais e não metais. Outras propriedades são tipi- camente conferidas pelo tipo de ligação química envolvi- da na formação dos minerais desta classe. Os metais nativos importantes podem ser sub- divididos em: a) grupo do ouro; b) grupo da platina; c) grupo do ferro. O grupo do ouro inclui Au, Ag e Cu nativos como minerais importantes e Pb e Hg como raras curio- sidades mineralógicas. No grupo da platina os principais elementos nativos são a platina (Pt), o paládio (Pd) e li- gas naturais como Platina-Irídio (Pt, Ir) e Ósmio-Irídio (Os, Ir). Os minerais significativos no grupo do ferro são o Fe e as ligas naturais de Níquel-Ferro (Ni,Fe) mais comuns em meteoritos como a Kamacita e a Taenita. Ta, Sn e Zn podem ocorrer como elementos nativos, mas são muito raros. As características gerais dos metais nativos incluem dureza baixa, alta maleabilidade, ductilidade e, em alguns casos, sectilidade. São bons condutores de calor e eletri- cidade, possuem baixo ponto de fusão e brilho metáli- co. Estas características gerais são conferidas em grande parte pela ligação metálica, enquanto as características particulares de cada metal (como cor, densidade, etc) são resultado das propriedades atômicas do elemento res- pectivo. Os semi-metais nativos compreendem o arsênio (As), antimônio (Sb) e bismuto (Bi), normalmente agru- pados sob a designação de grupo do arsênio. Sua estru- tura não pode ser representada por esferas, porque cada átomo está mais próximo de alguns vizinhos do que de outros, resultando em um tipo de ligação intermediário entre metálica e covalente, que fornece a estes minerais sua baixa tenacidade, além de simetria mais baixa e con- dutividade térmica e elétrica menor que as dos metais. A estrutura é acamadada, paralelamente a {0001}, confe- rindo uma boa clivagem nesta direção. Os não metais nativos compreendem o grupo do Carbono (diamante e grafite), e o enxofre. As estruturas cristalinas e os tipos de ligação química no diamante e no grafite são muito contrastantes, embora ambos possuam a mesma composição química. Enquanto o diamante é formado por uma rede tridimensional de tetraedros de átomos de carbono fortemente unidos entre si por liga- ções covalentes, o grafite é formado por planos parale- los a {0001}, onde os átomos de carbono também estão ligados covalentemente, mas entre um plano e o outro as ligações são muito fracas (forças de van der Waals). As diferenças no tipo de ligação presente explicam o enor- me contraste observado em algumas propriedades físicas do diamante e do grafite, como por exemplo, a dureza. O enxofre nativo pode ocorrer sob a forma ortorrômbica ou monoclínica, embora a última seja muito rara. No enxofre ortorrômbico, os átomos estão organizados em anéis com oito átomos de enxofre ligados covalentemente entre si. A ligação de um anel com outro é feita através de forças de van der Waals. Ao contrário do grafite, entretanto, no enxofre nativo os anéis não estão posicionados ao longo de um único plano, o que explica a ausência de uma cli- vagem proeminente (como a do grafite) neste mineral. As principais características macroscópicas dos elementos nativos mais importantes são fornecidas no resumo abaixo. 3.1.1. OURO – Au Figura 13: Ouro nativo Dados cristalográficos: isométrico, 4/m 2/m 3. Classes Mineralógicas 19 www.ineprotec.com.br Técnico em Mineração - Minerologia Hábito: Cristais octaédricos, raramente faces do- decaédricas, cúbicas e trapezoedrais. Frequentemente em agregados de cristais arbo- rescentes (dendríticos), filiformes, reticulados ou espon- josos. Também maciço, formando grãos (pepitas) irregu- lares, rugosos, arredondados ou achatados. Propriedades físicas: Fratura: irregular Maleável, dúctil e séctil Dureza: baixa (2,5 a 3,0) Peso específico: 19,3 (Au puro). Diminui com a presença de prata, cobre, etc em solução sólida. Brilho: metálico Cor e traço: Amarelo-ouro. Tons variam em função da pureza (mais esbranquiçado com a presen- ça de prata, mais alaranjado ou avermelhado em ligas com Cu), Opaco Composição e estrutura: Uma solução sólida completa existe entre Au e Ag, e o ouro nativo fre- quentemente contém 10 a 15% Ag. Para proporções de prata maiores que 20% a liga recebe o nome de “electro”. Pequenas quantidades de Cu e Fe podem estar presentes, além de Bi, Pb, Sn, Zn e os metais do grupo da platina. Estrutura cúbica compacta. Paragênese e usos: A proporção média de ouro na crosta terrestre é de 4 ppb (partes por bi- lhão). Entretanto, o ouro pode atingir concentraçõesbem mais altas, se for relativamente concentrado por processos geológicos, em condições e ambientes ge- ológicos específicos. Concentrações de ouro ocorrem comumente associadas a pirita e outros sulfetos em veios de quartzo de origem hidrotermal. Au é também um subproduto comum da mineração de sulfetos de metais básicos, onde ocorre associado a pirita, calco- pirita, pirrotita, esfalerita. Em depósitos sedimentares do tipo placer (aluvião) associa-se a outros minerais pesados resistentes ao intemperismo. A concentração relativa de ouro pode ocorre também em solos residu- ais. O ouro foi historicamente utilizado como las- tro de moeda por muitos países, mas este uso tem diminuído consideravelmente em tempos modernos. Os principais usos do ouro são como investimento fi- nanceiro, como matéria prima na indústria joalheira, aplicações em odontologia, galvanoplastia, revesti- mento de componentes eletrônicos, e na indústria de equipamentos científicos. 3.1.2. PRATA – Ag Figura 14: Prata nativa Dados cristalográficos: isométrico, 4/m 2/m Hábito: cristais mal formados em grupos arbo- rescentes ou reticulados. Encontrados principalmente como massas irregulares, escamas, placas e agregados filiformes. Propriedades físicas: Fratura: irregular Dureza: baixa (2,5 a 3,0) Peso específico: 10,5 (Ag pura). Muda com a pre- sença de ouro ou cobre em solução sólida. Brilho: metálico Maleável, dúctil e séctil Cor e traço: Branco prata. A superfície é frequen- temente escurecida para marrom ou preto acinzentado, por efeito de embaçamento. Opaco Composição e estrutura: prata nativa frequente- mente contém Au, Hg, Cu, mais raramente traços de Pt, Sb e Bi. Estrutura cúbica compacta Paragênese e usos: Prata nativa ocorre em pe- quenas quantidades na zona de oxidação de depósitos minerais ou como produto primário de deposição de so- luções hidrotermais. Em sistemas hidrotermais, prata na- tiva pode estar associada a uma variedade de minerais: a) sulfetos, zeolitas, calcita, barita, fluorita e quartzo (Kongs- berg, Noruega); b) arsenietos e sulfetos de cobalto, níquel e prata, e bismuto nativo (Freiberg, Alemanha; Cobalt, Canadá); c) uraninita e minerais de cobalto e níquel (Gre- at Bear Lake, Canadá); d) cobre nativo (Michigan). Entre- tanto, a maior parte da produção mundial de prata vem de outros minerais, tais como acantita (Ag2S), proustita (Ag2S) e pirargirita (Ag3SbS3). A prata tem usos variados, incluindo fotografia, galvanoplastia, componentes eletrô- nicos, refrigeração, joalheria e utensílios de prata. Historicamente a prata foi muito importante na cunhagem de moedas, mas foi gradativamente substitu- ída por outros metais, como o cobre e o níquel, e poste- riormente por outras ligas metálicas. www.ineprotec.com.br20 Técnico em Mineração - Minerologia 3.1.3. COBRE – Cu Figura 15: Cobre nativo Dados cristalográficos: isométrico, 4/m 2/m Hábito: Faces tetrahexaedro são comuns. Tam- bém cubo, dodecaedro e octaedro. Cristais normalmente mal formados, formando grupos arborescentes. Normal- mente ocorrem como massas irregulares, escamas, pla- cas e formas torcidas, semelhantes a fios. Propriedades físicas: Fratura: irregular Dureza: 2,5 a 3,0 Peso específico: 8,0 a 9,0 Brilho: metálico Maleável, dúctil e séctil Cor: vermelho do cobre em superfície fresca. Normalmente escuro com brilho fosco devido à oxidação. Opaco Composição e estrutura: Cobre nativo frequen- temente contém pequenas quantidades de Ag, Hg, As, Sb e Bi. Estrutura cúbica compacta. Paragênese e usos: Cobre nativo é um constituin- te comum de zonas oxidadas de depósitos sulfetados de cobre, onde está associado a minerais como cuprita, ma- laquita e azurita. Também como produto de sistemas hidrotermais (Cu nativo primário), especialmente associados a rochas ígneas básicas, associado à prehnita, datolita, epidoto, calcita e zeolitas. A maior parte da produção de cobre vem de sulfetos, e não de cobre nativo. Os principais usos do cobre são para fins elétricos, especialmente sob a for- ma de fios, e na produção de ligas metálicas como o latão (cobre e zinco), o bronze (cobre e estanho, com algum zinco) e a prata alemã (cobre, zinco e níquel). 3.1.4. PLATINA – Pt Figura 16:Platina nativa Dados cristalográficos: isométrico, 4/m 2/m Hábito: cristais cúbicos são raros, normalmen- te mal formados. Geralmente encontrados como grãos pequenos e na forma de escamas. Propriedades físicas: Dureza: 4,0 a 4,5 (alta para um metal aumenta com o teor em Fe) Peso específico: 21,45 quando pura. Brilho: metálico Maleável e dúctil Cor: cinza azulado com forte brilho. Opaco Magnética quando rica em Fe. Composição e estrutura: Platina nativa forma liga com ferro (até 28% Fe) e menores quantidades de Ir, Os, Rh, Pd e também Cu, Au e Ni. Estrutura cúbica compacta. Paragênese e usos: A platina ocorre quase exclusivamente na forma nativa (exceto pelo mineral sperrilita – PtAs2), associada com: a) rochas ultrabá- sicas (com olivina, cromita, piroxênio e magnetita, Bushveld, Africa do Sul); b) subproduto de minério de níquel-cobre (Sudbury, Canadá), c) em aluviões ou como subproduto da mineração de ouro e, mais rara- mente, do cobre. Algumas das principais aplicações da platina derivam de sua maior dureza e ponto de fusão mais alto do que outros metais nobres. Platina é usada na indústria automobilística (catalisadores), química e de petróleo, odontologia, instrumentos cirúrgicos e de laboratório, joalheria e equipamentos elétricos. 21 www.ineprotec.com.br Técnico em Mineração - Minerologia 3.1.5. FERRO – Fe Figura 17: Ferro nativo Dados cristalográficos: isométrico, 4/m 2/m Hábito: Cristais são raros. Em materiais terrestres: Fe nativo (α-Fe) ocorre como raros grãos ou massas as- sociados com rochas basálticas (uma exceção notável é Disko Island, na Groenlândia, onde as massas de Fe nativo podem atingir várias toneladas). Ligas naturais de níquel-ferro ocorrem raramente, como pequenas placas e grãos, produto da alteração de olivina em ser- pentinitos. Em meteoritos, Fe (kamacita) ocorre como placas e massas lamelares, em intercrescimentos re- gulares com Ni-Fe (taenita). Propriedades físicas (α-Fe): Clivagem: {001} pobre Fratura: irregular Dureza: 4,5 Peso específico: 7,3 a 7,9 Brilho: metálico Maleável Cor: cinza aço a preto. Opaco Fortemente magnético Composição e estrutura: α Fe sempre contém algum Ni e frequentemente pequenas quantidades de Co, Cu, Mn, S, C. kamacita: pode conter até 5,5 % em peso de Ni Taenita: teor de Ni variável, de 27% a 65% em peso α Fe e kamacita: cúbico de corpo centrado Ta- enita: cúbico de face centrada. Estrutura cúbica com- pacta Paragênese e usos: Fe nativo é extremamente raro em materiais terrestres. Em alguns meteoritos, kamacita e taenita estão associadas à troilita (FeS). As principais fontes de ferro para a indústria são os mine- rais da classe dos óxidos (hematita, magnetita). 3.1.6. ARSÊNIO – As Figura 18: Arsênio nativo Dados cristalográficos: hexagonal (trigonal) 3 2/m Hábito: cristais pseudocúbicos são raros. Usual- mente maciço granular, reniforme, estalactite. Propriedades físicas: Clivagem: {0001} perfeita Dureza: 3,5 Peso específico: 5,7 Brilho: quase metálico, em superfície fresca. Quebradiço Cor: branco em superfície fresca e oxida para cin- za escuro. Traço: cinza. Opaco Fortemente metálico Composição e estrutura: Arsênio nativo frequen- temente mostra uma limitada substituição de Sb; traços de Fe, Ag, Au, Bi. Paragênese e usos: Arsênio nativo é um mine- ral raro, associado com minérios de prata, cobalto e ní- quel. Podem estar também associado à barita, cinábrio, realgar, stibnita, ouropigmento e galena. A produção co- mercial de arsênio, para uso na industria química (her- bicidas, inseticidas) e em ligas, vem de outros minerais como arsenopirita (FeAsS), enargita (Cu3AsS4) e tenantita (Cu12As4S13) 3.1.7. ENXOFRE – S Figura 19: Enxofre nativo www.ineprotec.com.br22 Técnico em Mineração- Minerologia Dados cristalográficos: ortorrômbico, 2/m 2/m 2/m Hábito: cristais comuns, tipicamente piramidais (combinações de dipiramides, prisma e pinacóide basal). Massas irregulares imperfeitamente cristalizadas (reni- formes, estalactites, incrustações, terroso). Propriedades físicas: Fratura: conchoidal a imperfeita Dureza: 1,5 a 2,5 Peso específico: 2,05 a 2,09 Brilho: resinoso Quebradiço Cor: amarelo enxofre Pobre condutor de calor. Composição e estrutura: enxofre nativo pode conter pequenas quantidades de Se em substituição ao S. Paragênese e usos: S nativo é encontrado em regiões de vulcanismo recente e também em sequências sedimentares que contém sulfatos junto com matéria or- gânica (associado à anidrita, gipsita e carbonatos). O en- xofre e os compostos de enxofre são utilizados em uma variada gama de processos industriais como a produção de fertilizantes, inseticidas, borracha, sabão, tecidos, pa- pel, couro, tintas, corantes, explosivos, medicamentos, plásticos, etc. 3.1.8. Diamante – C Figura 20:Diamante nativo octaedro, proveniente do Zimbawe. 10 mm Dados cristalográficos: isométrico, 4/m 2/m Hábito: cristais geralmente octaédricos, mas po- dem ser cúbicos e dodecaédricos. Faces curvas são co- muns. Propriedades físicas: Clivagem: {111} perfeita Dureza: 10 Peso específico: 3,51 Brilho: adamantino. Cristais não cortados tem uma aparência graxosa. Alto índice de refração (n=2,42), brilho forte. Cor: amarelo pálido, incolor, tons pálidos de ver- melho, laranja, verde, azul e marrom. Tons mais escuros são raros. Carbonado é preto ou preto acinzentado (não tem clivagem, é opaco e menos brilhante que os cristais). Composição e estrutura: puro Carbono Paragênese e usos: diamante ocorre em rochas ígneas alcalinas (kimberlitos, lamproitos), e em depósitos sedimentares do tipo aluvião. Além do uso como gema, diamante possui várias aplicações industriais, como abra- sivo e na fabricação de instrumentos de corte e polimen- to. O diamante pode ser sintetizado em escala comercial, e a maior parte do total do diamante consumido no mun- do tem origem artificial. Os processos de fabricação de diamante ainda não conseguem, entretanto, competir comercialmente com as gemas naturais de boa qualida- de. 3.1.9. GRAFITA – C Figura 21:Grafita nativa Dados cristalográficos: hexagonal, 6/m 2/m 2/m Hábito: cristais tabulares hexagonais com proe- minente plano basal. Geralmente em massas foliadas ou escamosas, pode ser radial ou granular. Propriedades físicas: Clivagem: {0001} perfeita Dureza: 1,0 a 2,0 Peso específico: 2,23 Brilho: metálico Cor e traço: preto 23 www.ineprotec.com.br Técnico em Mineração - Minerologia Sensação graxosa. Flexível, mas não elástico (foliável) Composição e estrutura: Carbono, com impure- zas de óxido de ferro, argilas ou outros minerais. Paragênese e usos: A grafita natural ocorre prin- cipalmente em rochas metamórficas e, mais raramente, em pegmatitos, diques e veios associados com rochas íg- neas. Além do grafite usado no lápis (mistura de grafita e argila), o mineral é usado na fabricação de refratários (moldes de fundição), lubrificantes, tintas, eletrodos, equipamentos elétricos, etc. 3.2. CLASSE DOS SULFETOS Com o estudo da classe dos sulfetos damos início a um trabalho mais sistemático de identificação macros- cópica. Em decorrência disso você vai precisar ter sempre à mão (e usar) os seguintes equipamentos: - Lupa - Imã - Placa de porcelana - Canivete A classe dos sulfetos é muito importante porque inclui grande número de minerais minério. A fórmula ge- ral dos sulfetos pode ser expressa como XmZn, na qual o X representa o elemento metálico e o Z o elemento não metálico. Seguindo a orientação de Klein & Hurlbut (1985) os minerais listados abaixo estão organizados em ordem decrescente da razão X:Z. 3.2.1. CALCOCITA – Cu2S Figura 22: Calcopirita nativa Dados cristalográficos: Monoclínico, pseudo- -ortorrômbico, 2/m ou m (abaixo de 105 oC); hexagonal (acima de 105 oC ). Hábito: cristais são incomuns, geralmente pe- quenos e tabulares com formas hexagonais. Mais comu- mente maciço e de granulação fina. Propriedades físicas: Clivagem: {110} pobre Dureza: 2,5-3,0 Peso específico: 5.5 – 5.8 Brilho: metálico Cor: cinza chumbo brilhante oxida facilmente de- senvolvendo coloração preta sem brilho. Traço: preto acinzentado Composição: Cu 79,8% e S 20,2%. Pode conter pequenas quantidades de Ag e Fe. 3.2.2. BORNITA – Cu5FeS4 Figura 23: Bornita nativa Dados cristalográficos: tetragonal, 2m (abaixo de 228 oC), isométrico 4/m 2/m (acima de 228 oC). Hábito: A mais comum forma do mineral é tetra- gonal. Cristais octaédricos, dodecaédricos e pseudocúbi- cos são raros. Geralmente maciço Propriedades físicas: Dureza: 3 Peso específico: 5,06 – 5,08 Brilho: metálico Cor: bronze amarronzado em superfície fresca, mas oxida rapidamente para tons azuis e roxos e final- mente para preto. Traço: preto acinzentado. Composição e estrutura: Cu 63,3%, Fe 11,2% e S 25,5% para Cu5FeS4 estequiométrico, mas extensa solu- ção sólida no sistema Cu-Fe-S ocorre. A estrutura de alta temperatura é relativamente complexa, com átomos de enxofre ocupando os vértices e centros de faces de um arranjo cúbico do tipo F, os átomos de Cu e Fe estão então tetraédricamente coordenados ou S. A estrutura de baixa T é derivada da estrutura de alta T apenas apresentando uma série de defeitos. Alteração: altera facilmente para covelita e calco- cita. www.ineprotec.com.br24 Técnico em Mineração - Minerologia 3.2.3. GALENA – PbS Figura 24: Galena nativa Dados cristalográficos: isométrico, 4/m 2/m Hábito: geralmente em cubos, algumas vezes truncados por octaedros. Dodecaedros e trioctaedros são raros. Propriedades físicas: Clivagem: {001} perfeita Dureza: 2,5 Peso específico: 7,4 – 7,6 Brilho: metálico Cor: cinza chumbo Traço: cinza chumbo Composição e estrutura: Pb 86,6% e S 13,4%. Ag está normalmente presente em solução sólida ou como inclusões de minerais de prata, tais como acantita e tetra- edrita. Inclusões devem também ser responsáveis pelas pequenas quantidades de Zn, Cd, Sb, As e Bi presentes. Selênio pode substituir S. Galena tem a mesma estrutura do NaCl, com Pb no lugar de Na e S no lugar de Cl. Alteração: Galena oxida para anglesita (PbSO4) e cerussita (PbCO3) 3.3.4. ESFALERITA – ZnS Figura 25: Esfalerita nativa Dados cristalográficos: isométrico, 3 m Hábito: Tetraedros, dodecaedros e cubos são formas comuns, mas os cristais são frequentemente alta- mente complexos mal formados ou em agregados arre- dondados, mostram geminação polissintética em {111}. Geralmente encontrados em massas quebráveis, de gra- nulação fina a grosseira. Compactos, botrioidais, cripto- cristalino. Propriedades físicas: Clivagem: {011} perfeita, mas a maioria dos cris- tais é muito fina para que a clivagem possa ser observa- da. Dureza: 3,5 – 4,0 Peso específico: 3,9 – 4,1 Brilho: não metálico e resinoso a sub-metálico, também adamantino. Cor: incolor quando puro, e verde quando quase puro. Geralmente amarelo, preto, marrom, ficando mais escuro com o aumento do teor de Fe. Também vermelho. Transparente a translúcido. Traço: branco a amarelo e marrom Composição e estrutura: Zn 67% e S 33% quando puro. Quase sempre contém Fe, sendo que a quantidade desse metal depende da temperatura e da composição química do ambiente de formação. Se Fe está em exces- so (normalmente indicado pela presença de pirrotita), a quantidade de FeS na esfalerita pode atingir 50% molal. Mn e Cd ocorrem em pequenas quantidades em solução sólida. A estrutura da esfalerita é similar à estrutura do diamante, com metade dos átomos de carbono substituí- dos por Zn e a outra metade por S. 3.2.5. CALCOPIRITA – CuFeS2 Figura 26: Calcopirita nativa Dados cristalográficos: tetragonal, 2 m Hábito: geralmente apresenta um aspecto tetra- edral com dominância do diesfenóide. Geralmente maci- ça. Propriedadesfísicas: Dureza: 3,5 – 4,0 Peso específico: 4,1 – 4,3 25 www.ineprotec.com.br Técnico em Mineração - Minerologia Brilho: metálico Cor: amarelo, frequentemente oxida apresentan- do uma coloração bronze ou iridescente. Traço: preto esverdeado Composição e estrutura: Cu 34,6 %, Fe 30,4% e S 35,0%. Desvia-se muito pouco da composição ide- al CuFeS2. Estrutura derivada da estrutura da esfalerita onde metade do Zn está substituído por Cu e a outra me- tade por Fe, esse efeito leva ao duplicamento da célula unitária. Alteração: Calcopirita é a principal fonte de cobre para os minerais secundários malaquita, azurita, covelita, calcocita e cuprita. Concentração de cobre em zonas de enriquecimento supergênico são frequentemente o re- sultado de tal alteração e remoção de cobre em solução com sua deposição subsequente. 3.2.6. PIRROTITA – Fe1-xS Figura 27: Pirrotita nativa Dados cristalográficos: monoclínica, 2/m para variedade de baixa temperatura, estável abaixo de 250 oC ; hexagonal 6/m 2/m 2/m para forma de alta tempera- tura. Hábito: Cristais hexagonais, geralmente tabula- res ou piramidais indicam cristalização como polimorfo de alta temperatura. Propriedades físicas: Dureza: 4,0 Peso específico: 4,58 – 4,65 Brilho: metálico Cor: bronze amarronzado Traço: preto Magnética, mas de variável intensidade, quanto maior o teor de ferro, menor o magnetismo. Composição e estrutura: A maioria das pirrotitas tem deficiência em ferro em relação ao S, como indicado pela fórmula Fe1-xS, onde x fica normalmente entre 0,0 e 0,2. Solução sólida completa entre FeS (com 50% de Fe) e pirrotita com 44,9% de Fe existe no campo de estabilidade de alta temperatura (entre 1190 oC, temperatura de fusão e 400 oC) que é caracterizado por simetria hexagonal. A mais baixa temperatura o campo de estabilidade da pirrotita é mais restrito e a variedade hexagonal única dá lugar a vários tipos hexagonais e monoclínicos. A variedade monoclínica é estável de 0oC até 254 oC, quando inverte-se para hexagonal. A estrutura da pirrotita é bastante complexa, onde os átomos de S estão arranjados em empacotamento fechado aproxi- madamente hexagonal. 3.2.7. PENTLANDITA – (Fe,Ni)9S8 Figura 28: Pentlandita nativa Dados cristalográficos: isométrico, 4/m 2/m Hábito: Maciço, geralmente em agregados gra- nulares com partição octaédrica. Propriedades físicas: Partição: {111} Dureza: 3,5 – 4,0 Peso específico: 4,6 – 6,0 Brilho: metálico Cor: bronze amarelado Traço: marrom claro Composição e estrutura: (Fe,Ni)9S8, geralmente a razão Fe:Ni é próxima de 1:1. Geralmente contém pe- quenas quantidades de Co. A estrutura da pentlandita é muito complicada, trata-se de uma estrutura cúbica de face centrada, onde os átomos metálicos estão em coor- denação octaédrica e tetraédrica com S. Pura (Fe,Ni)9S8 sem Co é estável até 610 oC no sistema Fe-Ni-S. Pentlan- dita com até 40,8 % de Co é estável até 746 oC. Geralmen- te ocorre como lamelas de exsolução na pirrotita. 3.2.8. COVELITA – CuS Figura 29: Covelita nativa www.ineprotec.com.br26 Técnico em Mineração - Minerologia Dados cristalográficos: hexagonal, 6/m 2/m 2/m. Hábito: raramente como cristais hexagonais ta- bulares. Geralmente maciça recobrindo ou disseminada com outros minerais de Cu. Propriedades físicas: Clivagem: {0001} perfeita Dureza: 1,5 – 2,0 Peso específico: 4,6 – 4,76 Brilho: metálico Cor: azul índigo ou mais escura Traço: preto a cinza chumbo Composição e estrutura: Cu 66,4%, S 33,6%. Uma pequena quantidade de Fe pode estar presente. A estru- tura da covelita é muito complexa, um tipo de átomo de Cu está tetraedricamente coordenado com S, sendo que dos vértices do tetraedro formam camadas. Um segundo tipo de Cu está em coordenação trigonal com o S, dando origem a camadas planares. A excelente clivagem {0001} é paralela a essa estrutura acamadada. Covelita é estável até 507 oC. 3.2.9. CINÁBRIO – HgS Figura 30: Cinábrio nativo Dados cristalográficos: hexagonal (trigonal), (po- limorfo de baixa temperatura, estável até aproximada- mente 344 oC); isométrico, (polimorfo de alta temperatu- ra, conhecido como metacinábrio). Hábito: cristais geralmente romboédricos apre- sentando geminação penetrativa. Faces trapezoedrais são raras. Geralmente de granulação fina, maciço, tam- bém terroso, como incrustações e disseminações através da rocha. Propriedades físicas: Clivagem: {1010} perfeita Dureza: 2,5 Peso específico: 8,10 Brilho: adamantino quando puro, até terroso quando impuro. Cor: vermelho quando puro a vermelho amar- ronzado quando impuro. Transparente a translúcido Traço: vermelho Composição e estrutura: Hg 86,2%, S 13,8%, com pequenas variações no teor de Hg. Se e Te podem subs- tituir S. Geralmente impuro misturado com argilas, óxido de ferro e bitume. A estrutura do cinábrio difere de todo e qualquer sulfeto, é baseada em espiral infinita de Hg- -SHg que se estende ao longo do eixo “c” cristalográfico. 3.2.10. REALGAR – AsS Figura 31: Realgar nativo Dados cristalográficos: monoclínico, 2/m Hábito: cristais prismáticos curtos geralmente es- triados. Frequentemente de granulação grosseira a fina, muitas vezes terroso e como incrustações. Propriedades físicas: Clivagem: {010} boa Dureza: 1,5 – 2,0 Peso específico: 3,48 Brilho: resinoso Cor: vermelho a laranja; transparente a translúci- do. Traço: vermelho a laranja Composição e estrutura: As 70,1, S 29,9. A estru- tura do realgar é caracterizada por anéis de As4S4, simila- res aos anéis de S8 no enxofre nativo. Todos os As estão ligados covalentemente a outro As e a 2 átomos de S. 3.2.11. OUROPIGMENTO – As2S3 Figura 32: Ouropigmento nativo 27 www.ineprotec.com.br Técnico em Mineração - Minerologia Dados cristalográficos: monoclínico, 2/m Hábito: cristais pequenos tabulares ou prismáti- cos curtos. Propriedades físicas: Clivagem: {010} perfeita Dureza: 1,5 – 2,0 Peso específico: 3,49 Brilho: resinoso, nacarado na face de clivagem. Cor: amarelo limão Traço: amarelo pálido Composição e estrutura: As 61,0%, S 39,0 %. Contém até 2,7 % de Sb. Pirâmides trigonais de As S3 di- videm vértices formando anéis de seis membros. Esses anéis estão ligados formando uma estrutura em camadas enrugadas de As2S3. As ligações dentro das camadas são de natureza residual. A clivagem {010} perfeita é paralela a essas camadas. 3.2.12. ESTIBNITA – Sb2S3 Figura 33: Estinibita nativa Dados cristalográficos: ortorrômbico, 2/m 2/m 2/m Hábito: prismático, zonas prismáticas vertical- mente estriadas. Cristais frequentemente com termina- ções marcantes e algumas vezes curvadas ou dobradas. Grupos de cristais radiais ou em forma de lâminas com clivagem proeminente são comuns. Maciço de granula- ção grosseira a fina. Propriedades físicas: Clivagem: {010} perfeita, com estrias paralelas a {100} Dureza: 2,0 Peso específico: 4,52 – 4,62 Brilho: metálico, brilho intenso na superfície de clivagem. Cor: preto a cinza chumbo Traço: preto a cinza chumbo Composição e estrutura: Sb 71,4%, S28,6%. Po- dem ocorrer pequenas quantidades de Au, Ag, Fe, Pb e Cu. A estrutura da estibnita é definida por cadeias em zi- gzag de átomos de Sb e S que são paralelas ao eixo “c” cristalográfico. A distância entre Sb-S nas cadeias varia de 2,5 a 3,6 Å. Os prismas longos, estriados de estibnita são paralelos a esta estrutura em cadeia (//c). A clivagem {010} ocorre entre cadeias Sb-S. 3.2.13. PIRITA – FeS2 Figura 34: Pirita nativa Dados cristalográficos: isométrico, 2/m . Hábito: frequentemente em cristais, as formas mais comuns incluem o cubo, o piritoedro e o octaedro. Também maciço, granular, reniforme, globular, estalactí- tico. Propriedades físicas: Fratura: conchoidal Dureza: 6,0 – 6,5 Peso específico: 5,02 Brilho: metálico Cor: amarelo pálido, podendo ser mais escura devido à oxidação Traço: preto amarronzado a esverdeado. Composição e estrutura: Fe 46,6 %, S 53,4%. Pode conter pequenas quantidades de Ne e Co. A com-pleta solução sólida ocorre entre bravoita (Fe,Ni)S2 e piri- ta. Pode conter pequenas quantidades de Au e Cu como impurezas microscópicas. A estrutura da pirita pode ser considerada como uma estrutura modificada da estrutu- ra do NaCl com Fe na posição do Na e S2 na posição do Cl. Alteração: pirita altera facilmente para óxidos de ferro, geralmente limonita. Cristais pseudomorfos de pirita são comuns. www.ineprotec.com.br28 Técnico em Mineração - Minerologia 3.2.14. MARCASITA – FeS2 Figura 35: Marcasita nativa Dados cristalográficos: ortorrômbico, 2/m 2/m 2/m Hábito: cristais normalmente tabulares {010}. Al- gumas vezes prismáticos {001}. Frequentemente gemina- dos. Geralmente em formas radiais. Formas estalactíticas geralmente com um centro com estrutura radial e cober- to com grupos de cristais irregulares. Também globular e reniforme. Propriedades físicas: Dureza: 6,0 – 6,5 Peso específico: 4,89 Brilho: metálico Cor: amarelo bronze pálido até quase branco na superfície de fratura. Oxida para amarelo a marrom. Traço: preto acinzentado. Composição: composição constante FeS2, poli- morfo de pirita. O campo de estabilidade de pirita e mar- cassita não está bem definido, mas considerando as ocor- rências geológicas marcasita parece indicar mais baixa temperatura de formação do que pirita. 3.2.15. MOLIBDENITA – MoS2 Figura 36: Molibidenita nativa Dados cristalográficos: hexagonal, 6/m 2/m 2/m Hábito: cristais em placas hexagonais ou primas curtos. Comumente foliados, maciços ou em escamas. Propriedades físicas: Clivagem: {0001} perfeita, laminada, flexível mas não elástica. Dureza: 1,0 – 1,5 Peso específico: 4,62 – 4,73 Brilho: metálico Cor: cinza chumbo Traço: preto a cinzento Composição e estrutura: Mo 59,9 %, S 40,1%, de composição constante. Na estrutura da molibdenita uma folha de átomos de Mo está ensanduichada entre duas folhas de átomos de S, as três folhas juntas definem uma estrutura em camadas. As forças de ligações nas folhas são muito mais fortes do que as forças de ligações entre as folhas, dando origem à excelente clivagem {0001}. 3.2.16. ARSENOPIRITA – FeAsS Figura 37: Arsenopirita nativa Dados cristalográficos: monoclínico, 2/m, pseu- do-ortorrômbico. Hábito: cristais comumente alongados ao longo do eixo cristalográfico “c” e menos comumente ao longo do “b”. Geminação ao longo de {100} e {001} produz cris- tais pseudoortorrômbicos, geminação ao longo de {110} gera geminação de contato ou penetração. Propriedades físicas: Clivagem: {101} pobre Dureza: 5,5 – 6,0 Peso específico: 6,07 Brilho: metálico Cor: branco prata Traço: preto Composição e estrutura: composição próxima a FeAsS, com pequena variação no conteúdo de As e S, va- riando de FeAs0,9S1,1 e FeAs1,1S0,9. Co pode substituir parte do Fe e uma série estende-se até glaucodota, (Co, Fe)AsS. A estrutura da arsenopirita é derivada da estrutu- ra da marcasita na qual metade do S está substituída por As. 29 www.ineprotec.com.br Técnico em Mineração - Minerologia 3.3. CLASSE DOS ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS Óxidos formam um grupo de minerais caracteri- zados por combinação de oxigênio com um ou mais me- tais. As características gerais dos minerais desta classe in- cluem dureza e densidade relativamente alta, e o fato de que várias espécies são relativamente refratárias. Óxidos são amplamente distribuídos. Ocorrem em rochas ígneas, metamórficas e sedimentares, em proporções acessórias ou formando minérios. São os principais minérios de Fe, Cr, Mn, Sn e U, mas também ocorrem associados a outros tipos de minérios (como sulfetos, por exemplo). As carac- terísticas gerais dos minerais desta classe incluem dureza e densidade relativamente alta, e o fato de que várias es- pécies são relativamente refratárias. As ligações químicas nos óxidos são em geral fortemente iônicas (ao contrário dos sulfetos, que tipicamente tem ligações mistas: iônica, covalente e metálica) 3.3.1. ÓXIDOS Os óxidos podem ser classificados de acordo com o tipo químico, em função da razão metal/oxigênio. Os seguintes grupos podem ser reconhecidos: • X2O - Cuprita . Cu2O • XO - Zincita . ZnO •X2O3 - Grupo da Hematita: Corindon . Al2O3 Hematita . Fe2O3 Ilmenita . FeTiO3 • XO2- Grupo do Rutilo Rutilo - TiO2 Pirolusita . MnO2 Cassiterita . SnO2 Uraninita . UO2 •XY2O4 - Grupo do espinélio: A fórmula dos espinélios pode ser expressa em termos de cela unitária como X8Y16O32, onde os cátions podem estar em posições tetraédricas (X) ou octaédricas (Y). Dois tipos de estrutura são reconhecíveis. Nos espinélios de estrutura normal, oito átomos do tipo X ocupam as oito posições tetraédricas e os áto- mos do tipo Y ocupam os 16 sítios octaédricos, sendo representados pela formula X8Y16O32. Nos espinélios de estrutura invertida, oito átomos do tipo Y ocupam os oito sítios tetraédricos, gerando uma fórmula do tipo Y(YX)O4. Os espinélios de estrutura invertida são caracterizados pela presença de cations trivalentes no sítio tetraédrico ou pela substituição acoplada de Fe2+ + Ti4+ no sítio octaé- drico. •Espinélios de estrutura normal: Espinélio Mg Al3+2O4 Hercinita Fe Al3+2O4 Gahnita Zn Al3+2O4 Galaxita Mn Al3+2O4 Franklinita Zn Fe3+2O4 Cromita Fe2+ Cr3+2O4 Magnesiocromita Mg Cr3+2O4 • Espinélios de estrutura invertida Magnetita Fe3+ (Fe2+,Fe3+)O4 Magnesioferrita Fe3+ (Mg2+,Fe3+)O4 Jacobsita Fe3+ (Mn2+,Fe3+)O4 Ulvoespinélio Fe2+ (Fe2+ , Ti4+ )O4 Crisoberilo BeAl2O4 Columbita-Tantalita (Fe, Mn)(Nb, Ta)2O6 •Outros Criptomelano KMn8O16 Alguns dos principais minerais representantes desta classe são descritos abaixo. 3.3.2.CUPRITA -Cu2O Figura 38: Cuprita nativa Dados cristalográficos: isométrico 4/m 2/m Hábito: comumente ocorre em cristais cúbicos, octaédricos ou dodecaédricos, frequentemente em com- binação. Algumas vezes como cristais capilares alonga- dos. Propriedades Físicas : Dureza: 3,5 . 4,0 Densidade relativa: 6,1 Brilho: metálico-adamantino em variedades per- feitamente cristalizadas Cor: vários tons de vermelho; pode ser transpa- rente Traço: vermelho amarronzado Composição e estrutura: Geralmente puro, mas FeO pode estar presente como impurezas. www.ineprotec.com.br30 Técnico em Mineração - Minerologia Estrutura: átomos de oxigênio ocupam o centro e os vértices de um tetraedro. Cobre ocupa posição inter- mediária (metade do caminho) entre 2 átomos de oxigê- nio. Ocorrência e usos: Ocorre na zona oxidada de depósitos de cobre, associada com limonita, Cu nativo, malaquita, azurita, crisocola. 3.3.3. CORINDON . Al2O3 Figura 39: Coridon nativo Dados cristalográficos: hexagonal (trigonal), 2/m Hábito: cristais comumente tabulares segundo {0001} ou prismáticos {11 0}.Frequentemente como bi- pirâmides hexagonais achatadas, arredondadas na forma de barris com estrias profundas horizontais. Pode apre- sentar faces romboédricas. Geralmente maciço ou crista- lizado grosseiramente. Geminação polissintética comum segundo {10 1} e {0001}. Propriedades Físicas Partição: {10 1}, gerando ângulos próximos de 90o e {0001}. Partição prismática mais rara. Dureza: 9 Densidade relativa: 4,02 Brilho adamantino a vítreo. Cor: Variável, geralmente tons de marrom, rosa ou azul, ou incolor. Algumas variedades coloridas são usa- das como gemas (Rubi vermelho, Safira azul ou varieda- des gemológicas de outra cor que não vermelho). Composição e estrutura: Al 52,9 %, O 47,1 %. A estrutura consiste de um empacotamento hexagonal compacto de O e Al em coordenação octaédrica. Dois terços do octaedro são ocupados por Al e 1/3 está de- socupado. Ocorrência e usos: Ocorre como um mineral acessório (isto é, em pequenas quantidades) em rochas ígneas deficientes em sílica (sienitos, nefelina-sienitos), pegmatitos, rochas metamórficas (mármores, xistos, gnaisses), depósitos sedimentares residuais ou transpor- tados (resistente ao intemperismo e erosão). Produzido artificialmente em escala industrial. Usos: gema e abra- sivo. 3.3.4. HEMATITA. Fe2O3
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