gmg0630 - Aula 5 - sistemas de classificacao mineral

Prévia do material em texto

Aula	5	–	Sistemas	de	Classificação	Mineral	
Rogério	Guitarrari	Azzone	
Introdução	ao	Tema	
	
A	Classificação	dos	Minerais	
	Classes	Minerais	
	A	Classe	dos	Silicatos	
	 	Subclasses	dos	Silicatos	
	“Hierarquias”	do	Reino	Mineral	
NOMENCLATURA	
ROCHAS	
MINERAIS	
ESTRUTURA	
IDENTIFICAÇÃO:	
PROP.		FÍSICAS	
DEFINIÇÕES	
GÊNESE	CLASSIFICAÇÃO	
Classificação	de	Minerais		
�  	O	desejo	de	classificar		-	posicionar	objetos	ou	pessoas	
em	determinados	grupos	–parece	ser	uma	característica	
humana	instintiva	
�  Sistemas	de	classificação:	
�  produto	da	mente	humana	
�  limites	arbitrários	
�  “ordenar	e	simplificar”	
Classificação	de	Minerais	
�  “A	scientific	classification	is	a	distillation	of	our	
knowledge	concerning	the	nature	of	the	objects	under	
consideration.”			
Frank	C.	Hawthorne	
	
	
	
�  Logo.....	
�  quanto	mais	profundo	o	conhecimento	que	temos	sobre	
determinado	tema,	mais	efetiva	a	classificação...	
Primeiros	Tratados	Sobre	Minerais	
~1100	AC	 Índia	 Vedas	
~700	AC	 China	 Compilações	de	Minerais	
~300	AC	 Índia	 Descrição	de	Minerais	
384-322	AC	 Grécia	 Aristóteles	–	Meterologica	
370-287	AC	 Grécia	 Teophrastus	–	On	Stones	
23-79	AD	 Roma	 Plínio	–	Historia	Naturalis	
8º	século	AD	 Pérsia	 Jabir	ibn	Hayyan	
9º	século	AD	 Arábia	 Al	Khindi	
980-1037	AD	 Pérsia	 Avicenna	ibn	Sina	
1540	AD	 Itália	 Biringuccio	–	Pirotecnia	
1556	AD	 Alemanha	 Agricola	–	De	Re	Metallica	
	
~300	minerais	–	importante	
para	padronização		de	
descrição	e	nomenclatura	
mineral	
Avanços	Iniciais	na	Física	dos	Minerais	
Lucretius	 99-55	AC	 Hipótese	atômica	
J.	Keppler	 1611	AD	
Simetria	de	floco	de	neve:	
empacotamento	compacto	de	esferas	de	
gelo	
N.	Steno	 1669	AD	 Hipótese	de	Steno,	constância	dos	ângulos	interfaciais	de	quartzo	
A.	Werner	 1750-1817	AD	 Última	importante	classificação	com	base	em	propriedades	física	dos	minerais	
L.	Romé	de	l’Isle	 1736-1790	AD	 Lei	da	constância	dos	ângulos	interfaciais	
R.J.	Hauy	 1743-1822	AD	 Idéias	sobre	cela	unitária	e	simetria	translacional	
C.	Weiss	 1815	AD	 Eixos	cristalográficos,	eixos	de	simetria	
F.	Mohs	 1825	AD	 Escala	de	dureza	de	Mohs	
J.	Hessel	 1830	AD	 Derivação	das	32	classes	cristalinas	
A.	Bravais	 1848	AD	 Derivação	dos	14	retículos	espaciais	
E.S.	Fedorov	
A.	Schoenflies	
W.	Barlow	
1880-1890	AD	
Derivação	dos	230	grupos	espaciais,	
empacotamento	compacto,	proposta	e	
estrutura	cristalina	da	halita	
	
A	Química	dos	Minerais	
�  1758	–	Axel		Fredrik	Cronstedt		–	
classificação	híbrida	baseada	em	critérios	
químicos	e	físicos	
�  Jon	Jacob	Berzelius	(1779-1849)	
� Desenvolvimento	de	classificação	
mineral	(1814)	baseada	nos	
elementos	mais	eletronegativos,	
dividindo-s	em	classes,	como	
óxidos,	haletos,	fosfatos,	sulfatos	e	
silicatos	
Química	e	Mineralogia	
A	Classificação	Mineral	
�  1837	–	Marco	na	Mineralogia	
	 	Primeira	Edição	de	System	of	Mineralogy	
	 	James	Dwight	Dana	(1813-1895)		
	
�  4a	Edição	–	1854		
	Classificação	utilizando	as	bases	da	química	
“moderna”	de	Berzelius	
Século	XX	–	A	Estrutura	Interna	
�  1912	–	Max	Von	Laue,	Walter	Friedrich	e	
	 			Paul	Knipping	
� Minerais	capazes	de	difratar	raios	X		
� W.L.	Bragg	e	W.H.	Bragg	(1913)	
�  Experimento	mostrou:	
�  que	Raios	X	apresentavam	um	comportamento	como	onda;	
�  que	os	cristais	possuem	um	arranjo	periódico	
�  primeira	determinação	experimental	do	arranjo	atômico	dos	
minerais	
�  1935	–	A	estrutura	da	maioria	dos	minerais	conhecidos	já	
havia	sido	determinada	
�  Proceedings	of	the	Royal	Society	of	
London.	Series	A,	Containing	Papers	of	a	
Mathematical	and	Physical	Character,	Vol.	
89,	No.	610	(Sep.	22,	1913),	pp.	248-277		
Século	XX	–	A	Estrutura	Interna	
�  Linus	Pauling	
�  Famosas	Regras	de	Pauling	(1929),	um	dos	pilares	da	
cristaloquímica	
Estrutura	Interna	e	Classificação	
J.	Am.	Chem.	Soc.	51	(April	1929):	1010-1026	
Estrutura	Interna	e	Classificação	
�  		1937	–	W.L.	Bragg		
�  classificação	estrutural	dos	
minerais	da	classe	dos	silicatos	
�  	forma	de	polimerização	dos	
tetraedros	de	Sílica	
�  interpretação	mais	completa	
de:	
�  	propriedades	físicas	
�  química	dos	minerais	(soluções	
sólidas	complexas)	
Classificação	de	Minerais	
�  Indicadora	de	nosso	conhecimento	fundamental	da	
Mineralogia:	
�  Primeiro,	desenvolvimento	da	classificação	física;	
�  Segundo,	o	desenvolvimento	da	classificação	química;	
�  Terceiro,	(a	partir	do	século	XX)	o	desenvolvimento	
da	componente	estrutural	na	classificação		de	
minerais.	
A	Classificação	dos	Minerais	
�  	Critérios	químicos:	
�  Minerais	divididos	em	CLASSES	de	acordo	com	o	ÂNION	ou	o	
RADICAL		ANIÔNICO	dominante,		mais	os	elementos	nativos.	
�  Por	quê?	
� Minerais	com	o	mesmo	ânion	ou	radical	aniônico	
dominante	possuem,	sem	equívocos,	muitas	semelhanças	
nítidas	e	marcantes	(muito	mais	em	relação	aos	minerais	
com	o	mesmo	cátion	dominante)	
� Minerais	relacionados	pela	dominância	de	determinado	
ânion	tendem	a	ocorrer	associados	e/ou	em	ambientes	
geológicos	semelhantes	
�  Sistema	concordante	com	a	prática	química	usual	de	
nomenclatura	e	classificação	de	compostos	inorgânicos	
Classe	Mineral	 Ânion	ou	Grupo	Aniônico	 Classe	Mineral	
Ânion	ou	
Grupo	Aniônico	
Elementos	Nativos	 --	 Carbonatos	 [CO3]2-	
Óxidos	 O2-	 Nitratos	 [NO3]-	
Hidróxidos	 OH-	 Boratos	 [BO3],	[BO4]	
Haletos	 Cl-	,	Br-	,	F-	 Cromatos	 [CrO4]2-	
Sulfetos	 S2-	 Tungstatos	 [WO4]2-	
Arsenetos	 As	 Molibdatos	 [MO4]2-	
Antimonetos	 Sb	 Fosfatos	 [PO4]3-	
Selenetos	 Se	 Arseniatos	 [AsO4]3-	
Teluretos	 Te	 Vanadatos	 [VO4]3-	
Sulfatos	 [SO4]2-	 SILICATOS	 [SiO4]4-	
	
As	Classes	Minerais	
As	Classes	Minerais	
Grupo	 Nº		aproximado	de	espécies	 Exemplos	
Elementos		Nativos	 ~	100	minerais	 Diamante	C,	Ouro	Au		
Sulfetos	 ~	600	minerais	 Pirita	FeS2	
Óxidos	e	Hidróxidos	 ~	500	minerais	 Hematita	Fe2O3,		Gibbsita	Al(OH)3	
Haletos	 ~	150	minerais	 Halita	NaCl,	Fluorita	CaF2	
Carbonatos	 280	minerais	 Calcita	CaCO3	
Sulfatos	 ~300	minerais	 Barita	BaSO4		
Fosfatos	 ~500	minerais	 Apatita	Ca5(PO4)3OH	
SILICATOS	 ~1300	minerais	 Quartzo	SiO2	
ELEMENTOS	NATIVOS			
Cu,	Alaska	(3	toneladas)		
Ouro	(Au)	
diamante	(C)	
As	Classes	Minerais	-	Exemplos	
Enxofre	(S)	
Ânion	O2-	combinado	com	1	ou	mais	metais	
óxidos	simples	e	múltiplos	(e	hidróxidos)	
X2O	
XO	
X2O3	(grupo	da	hematita)	
XY2O4	(grupo	do	espinélio)	
XO2	(grupo	do	rutilo)	
hematita		(Fe2O3)	
ÓXIDOS	
Magnetita	–	Fe3O4	As	Classes	Minerais	-	Exemplos	
fluorita		(CaF2)	halita			(NaCl)	
HALETOS	
As	Classes	Minerais	-	Exemplos	
Grupo	aniônico	(CO3)2-	
calcita		(CaCO3)	
CARBONATOS	
CaCO3 									 	SrCO3 																		 										BaCO3																										PbCO3	
aragonita								 	strontianita						 										witherita																		cerussita	
As	Classes	Minerais	-	Exemplos	
Apatite	Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)		
FOSFATOS	
Radical	aniônico	(PO4)3-	
Monazita	(Ce,La,Nd,Th)PO4	
As	Classes	Minerais	-	Exemplos	
pirita	(FeS2)	
galena	(PbS)	
Anidros	
	grupo	da	barita	(BaSO4)	
Hidratados		
	grupo	da	gipsita	
(CaSO4.2H2O)	
barita	(BaSO4)	
gipsita		
(CaSO4.2H2O)	
SULFETOS	 SULFATOS	
Radical	aniônico	(SO4)2-	
As	Classes	Minerais	-	Exemplos	
�  Unidade	fundamental	tetraédros	de	[SiO4]4-.	
�  Unidade	fundamental	é	capaz	de	polimerização.	
�  As	diferentes	combinações	do	tetraédros	de	SiO4	formam	as	diferentes	subclasses	de	silicatos	
A	Classe	dos	Silicatos	
A	Classificação	dos	Minerais	
�  	Critérios		“estruturais”:	
� De	acordo	também	com	a	estrutura	interna	
�  SILICATOS	–	classe	mais	importante	e	abundante	
�  Divisão	em	SUBCLASSES	parcialmente	na	composição	química	
mas	principalmente	em	termos	da	ESTRUTURA	INTERNA	
�  Estrutura	interna	de	cada	subclasse	de	silicatos	diz	respeito	ao	
MODO	DE	POLIMERIZAÇÃO	dos	tetraedros	de	[SiO4]4-	
		
Fórmula	Geral	dos	Silicatos	
Xm	Yn	(Zp	Oq)	Wr	
X	cátios	grande	com	pequena	valência	(K+,	Na+,	Ca2+)	
	coordenação	8-12	(K+)	ou	6-8	(Na+,	Ca2+)	
Y	cátions	médios	de	valência	2	ou	4		
	(Mn2+,	Fe2+,	Mg2+,	Fe3+,	Ti4+,	Al3+)coordenação	6	
Z	cátions	pequenos	com	carga	elevada	(Al3+,	Si4+)	
	coordenação	4	
O	oxigênio	
W	ânions	(Cl-,	F-,	OH-)	
Polimerização	de	Silicatos	
� Valência	eletrostática	=	
carga	do	íon/número	de	
coordenação	
� As	cargas	que	ligam	o	cátion	
central	aos	ânions	vizinhos	é	a	
metade	da	carga	dos	ânions.	
� Os	ânions	podem	se	ligar	a	
outros	poliedros	de	
coordenação	idênticos,	
formando	cadeias	
polimerizadas.	
Subclasses	dos	Silicatos	
SUBCLASSE	SILICÁTICA	
Número	de	O2-	
compartilhado	por	
tetraedro	
Razão	Z:O	
(Z=	Si4+	ou	Al3+)	
Configuração	
Estrutural	
Terminologia	Equivalente	
ORTOSSILICATOS	 0	 1:4	
Tetraedro	
Isolados	
NESOSSILICATOS	
DISSILICATOS	 1	 2:7	
Tetraedros	
Duplos	
SOROSSILICATOS	
SILICATOS	EM	ANÉIS	 2	 1:3	
Anéis	de	
Tetraedros	
CICLOSSILICATOS	
SILICATOS	EM	CADEIA	
Cadeia	de	
Tetraedros	
INOSSILICATOS	
SIMPLES	 2	 1:3	
DUPLA	 2	ou	3	 4:11	
SILICATOS	EM	
CAMADAS	
3	 2:5	
Camadas	de	
Tetraedros	
FILOSSILICATOS	
SILICATOS	EM	REDE	 4	 1:2	
Redes	de	
Tetraedros	
TECTOSSILICATOS	
Subclasses	dos	Silicatos	
Nesossilicatos	 Sorossilicatos	 Ciclossilicatos	
Inossilicatos	
Cadeia		
Simples	
Inossilicatos	
Cadeia		
Dupla	
Tectossilicatos	
Nesossilicatos	
� Olivina	
	(Mg,	Fe)2SiO4	
SUBCLASSE	SILICÁTICA	
Número	de	O2-	
compartilhado	por	
tetraedro	
Razão	Z:O	
(Z=	Si4+	ou	Al3+)	
Configuração	
Estrutural	
Terminologia	Equivalente	
ORTOSSILICATOS	 0	 1:4	
Tetraedro	
Isolados	
NESOSSILICATOS	
Sorossilicatos	
� Epídoto	
	Ca2Al2(FeO)(SiO4)(Si2O7)(OH)		
				(epidoto	é	um	misto	de	tetraedros		
						isolados	e	ligados	dois	a	dois)	
SUBCLASSE	SILICÁTICA	
Número	de	O2-	
compartilhado	por	
tetraedro	
Razão	Z:O	
(Z=	Si4+	ou	Al3+)	
Configuração	
Estrutural	
Terminologia	Equivalente	
DISSILICATOS	 1	 2:7	
Tetraedros	
Duplos	
SOROSSILICATOS	
Ciclossilicatos	 � Berilo	
	Be3Al2Si6O18	
SUBCLASSE	SILICÁTICA	
Número	de	O2-	
compartilhado	por	
tetraedro	
Razão	Z:O	
(Z=	Si4+	ou	Al3+)	
Configuração	
Estrutural	
Terminologia	Equivalente	
SILICATOS	EM	ANÉIS	 2	 1:3	
Anéis	de	
Tetraedros	
CICLOSSILICATOS	
Ciclossilicatos	
�  Turmalina	Na(Mg,Fe,Li,Al)3Al6(Si6O18)(BO3)3(O,OH,F)4	
SUBCLASSE	SILICÁTICA	
Número	de	O2-	
compartilhado	por	
tetraedro	
Razão	Z:O	
(Z=	Si4+	ou	Al3+)	
Configuração	
Estrutural	
Terminologia	Equivalente	
SILICATOS	EM	ANÉIS	 2	 1:3	
Anéis	de	
Tetraedros	
CICLOSSILICATOS	
Visão	de	Topo	 Visão	Lateral	
Inossilicatos	–	Cadeia	Simples	
Grupo	dos	Piroxênios	
Enstatita	 	MgSiO3		
Ferrosilita	 	FeSiO3		
Augita	 	 	(Ca,Na)(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6		
Diopsídio 	CaMgSi206	
SUBCLASSE	SILICÁTICA	
Número	de	O2-	
compartilhado	por	
tetraedro	
Razão	Z:O	
(Z=	Si4+	ou	Al3+)	
Configuração	
Estrutural	
Terminologia	Equivalente	
SILICATOS	EM	CADEIA	
Cadeia	de	
Tetraedros	
INOSSILICATOS	
SIMPLES	 2	 1:3	
Grupo	dos	Anfibólios	
Hornblenda	 	(Ca,Na)2-3(Mg,Al,Fe)5Si6(Si,Al)2O22(OH)2		
Tremolita		 	Ca2Mg5Si8O22(OH)2		
Actinolita	 	Ca2(Mg,Fe)5Si6(Si,Al)2O22(OH)2		
Inossilicatos	–	Cadeia	Dupla	
SUBCLASSE	SILICÁTICA	
Número	de	O2-	
compartilhado	por	
tetraedro	
Razão	Z:O	
(Z=	Si4+	ou	Al3+)	
Configuração	
Estrutural	
Terminologia	Equivalente	
SILICATOS	EM	CADEIA	
Cadeia	de	
Tetraedros	
INOSSILICATOS	
DUPLA	 2	ou	3	 4:11	
K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2	-	Biotita	
Grupo	dos	Micas	
Filossilicatos	
SUBCLASSE	SILICÁTICA	
Número	de	O2-	
compartilhado	por	
tetraedro	
Razão	Z:O	
(Z=	Si4+	ou	Al3+)	
Configuração	
Estrutural	
Terminologia	Equivalente	
SILICATOS	EM	
CAMADAS	
3	 2:5	
Camadas	de	
Tetraedros	
FILOSSILICATOS	
K(Al)2(AlSi3O10)(OH)2	–	Muscovita	
Tectossilicatos	
�  Silicatos	totalmente	polimerizados	
�  Si:O	=	1:2	
�  Tectossilicatos	são	os	mais	
abundantes	minerais	da	crosta	
terrestre	
�  Grupo	dos	Feldspatos:	~51%	
�  Plagioclásio	~	39%			
�  Ortoclásio	~	12%		
�  Quartzo	~	12%		
SUBCLASSE	SILICÁTICA	
Número	de	O2-	
compartilhado	por	
tetraedro	
Razão	Z:O	
(Z=	Si4+	ou	Al3+)	
Configuração	
Estrutural	
Terminologia	Equivalente	
SILICATOS	EM	REDE	 4	 1:2	
Redes	de	
Tetraedros	
TECTOSSILICATOS	
Tectossilicatos	–	SiO2	(polimorfos)	
Tectossilicatos	–	Feldspatos	
�  Ocorrem	em	rochas	ígneas,	
metamórficas	e	sedimentares.	
�  Unidade	fundamental	[(Si,Al)O4]x-.	
�  Substituição	Si4+	-	Al3+.		
�  O	excesso	de	carga	exige	a	presença	
de	cátions	adicionais	para	
neutralizá-lo.	
�  KAlSi3O8	
�  NaAlSi3O8	
�  CaAl2Si2O8	
Tectossilicatos	–	Feldspatos	
� As	estruturas	similares	significam	que	a	composição	é	
relacionada:	
	 	 						oSi4O8 	 	Ca[Al2Si2]O8	
OBS:	Ao	lembrar	que	4	x	SiO2	forma	o	anel	básico	da	estrutura	dos	feldspatos,	
você	já	está	a	meio	caminho	de	saber	tudo	sobre	a	fórmula	de	qualquer	
feldspato.	
Tectossilicatos	–	Feldspatos	
�  Os	feldspatos	possuem	soluções	sólidas	do	tipo	substitucional.	
							K+	=	Na+	(simples)																			Na+	+	Si4+	=	Ca2+	+	Al3+	(acoplada)	
�  A	grande	maioria	dos	feldspatos	podem	ser	expressos	pelos	termos	
do	sistema		
�  Ortoclásio	(Or)	KAlSi3O8	
�  Albita	(Ab)	NaAlSi3O8	
�  Anortita	(An)	CaAl2Si2O8	
“Hierarquias”	do	Reino	Mineral	
�  REINO	MINERAL	
�  CLASSE	MINERAL		
	(Óxidos,	Sulfatos,	Silicatos)	
�  SUBCLASSE	MINERAL		
	(Nesossilicato,	Inossilicato,	Tectossilicato)	
�  GRUPO	MINERAL		
	(Grupo	dos	Piroxênios,	dos	Anfibólios,	das	Micas)	
�  ESPÉCIE	MINERAL			
	(Diopsídio,	Hornblenda,	Biotita,	Ortoclásio)	
	Podem	estar	relacionadas	entre	si	por	Soluções	Sólidas,	
formando	SÉRIES	de	mesma	estrutura	e	diferente	composição	
�  Variedade	Mineral	
Variações	químicas	pouco	expressivas	de	determinadas	espécies	
	
NOMENCLATURA	
GÊNESE	
MINERAIS	
ESTRUTURA	
PROP.	FÍSICAS	
Isomorfismo	
Polimorfismo	
Solução	Sólida	
Localidades	
Pessoas	
Prop.	Físicas	
Comp.	Química	
Modo	de	Quebra	ou		de	
Deformação	
Interação	com	a	Luz	
Prop.	Magnéticas,	Elétricas,				
Dens.	Relativa	
Modo	de	Cristalização	
CLASSIFICAÇÃO	
CLASSES:		
	Ânion	ou	Radical	Aniônico	
dominante	
SILICATOS	-	SUBCLASSES:		Estrutura	–	
Modo	de	Polimerização		de	
Tetraédros		
DEFINIÇÕES	
REFERÊNCIAS	
	
TEIXEIRA,	W.,	FAIRCHILD,	T.,	TOLEDO,	M.C.M.	&	TAIOLI,	F.	(2009)	Decifrando	
a	Terra.	2º	Edição,	São	Paulo,	SP:	Companhia	Editora	Nacional.	623	p.	
HAWTHORNE,	F.C.	(1993)	Minerals,	mineralogy	and	mineralogists:	Past,	present	
and	future.	Can.	Mineralogist,	31:253-296.	
HAZEN,	R.M.	(1984)	Mineralogy:	A	Historical	Review.	J.	Geosci.	Education,	
32:288-298.	
KLEIN,	C.	&	HURLBUT,	C.S.Jr.	(1993)	Manual	of	Mineralogy	(after	J.D.Dana).	21ª	
Edição	Revisada,	Nova	Iorque:		Jonh	Wiley	&	Sons,	Inc.	681p.	
NESSE,	W.D.	(2000)	Introduction	to	Mineralogy.	Oxford:	Oxford	University	Press,	
442p.