Mineralogia -aula 1

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Mineralogia 
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Dr. Francisco de Assis Cavallaro
Revisão Textual:
Prof.ª M.ª Alessandra Fabiana Cavalcanti
Introdução ao Estudo dos Minerais
Introdução ao Estudo dos Minerais
• Compreender os conceitos básicos e definições da ciência dos minerais e o que são e de onde 
vieram os minerais que formam o planeta Terra.
OBJETIVO DE APRENDIZADO 
• Introdução à Mineralogia;
• Conceitos e Definições em Mineralogia;
• Mineralogia como Ciência;
• Formação do Universo e da Terra.
UNIDADE Introdução ao Estudo dos Minerais
Introdução à Mineralogia
A Mineralogia é uma ciência interdisciplinar que se propõe a estudar todos os 
aspectos dos minerais, incluindo sua origem e formação, estando intimamente ligada 
à física e à química. É a ciência que estuda os minerais, o que são eles, como são 
formados e onde ocorrem.
A mineralogia é muito importante para os outros diversos ramos da ciência, 
 sobretudo, as Ciências dos Materiais, sendo que, no decorrer de seu desenvolvimento, 
a mineralogia serviu como modelo para o desenvolvimento de equipamentos e de 
materiais com as mais diversas funções específicas, como as químicas, as ópticas, as 
térmicas, as magnéticas, as eletrônicas, as estruturais ou uma combinação entre elas 
(KLEIN; DUTROW, 2012).
A mineralogia está intimamente relacionada à química, pois os minerais, sendo 
sólidos naturais compostos por elementos químicos (de origem inorgânica), mantêm, 
conjuntamente, os mesmos princípios de ligações químicas.
Relativo às propriedades químicas, a mineralogia tem como foco o estudo das 
substâncias sólidas de ocorrência natural, ao invés de materiais sintéticos, gases ou 
líquidos, que são estudados pela Química.
Do ponto de vista físico, a mineralogia se propõe a caracterizar e a descrever as 
mais diversas propriedades e formas físicas, interna e externa, dos minerais, com o 
objetivo de classificá-los.
Objetivos
Segundo BETEKHTIN (1970, p. 12), a mineralogia tem os seguintes objetivos:
• Estudo mais abrangente das propriedades físico-químicas dos minerais, espe-
cialmente, sua composição química e sua estrutura cristalina;
• Estudo da associação de minerais para estabelecer as condições e as carac-
terísticas de sua formação, possibilitando a obtenção dos requisitos para pros-
pecção geológica e exploração econômica.
Em Síntese
A mineralogia objetiva o profundo conhecimento dos minerais com a intenção de usá-
-los, direta e indiretamente. Exemplificando, pode-se utilizá-los como matéria-prima 
ou como modelos para o desenvolvimento de novos materiais, fornecendo conhecimen-
to teórico para o progresso das outras ciências relacionadas.
Importância do Estudo dos Minerais
A ocorrência dos minerais é observada em todo o universo e seu estudo é im-
portante, pois pode fornecer as bases para a compreensão da origem, a formação 
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e a evolução dos componentes do sistema solar, inclusive a dinâmica com que se 
relacionam com os variados sistemas e meios no planeta Terra.
O campo de estudo da composição química e da mineralogia dos meteoritos, por 
exemplo, podem nos informar a história geológica dos planetas e os processos de 
formação e de comportamento do sistema solar.
Novas pesquisas apontam que a lua é um pedaço da Terra: https://bit.ly/3kyR0QJ
Divisões da Mineralogia
A mineralogia é um campo de estudo bastante abrangente, que possibilita conhe-
cer e caracterizar os minerais. Podemos decompor a área de mineralogia em alguns 
campos de estudo, conforme explicados a seguir:
• Mineralogia Descritiva: É a área que se propõe a medir e a descrever as pro-
priedades físicas e ópticas para identificação mineral, podendo ser realizadas a 
olho nu ou utilizando equipamentos específicos;
• Mineralogia Química: É o ramo da mineralogia que estuda e descreve a com-
posição química dos minerais. Como os elementos químicos presentes nos mi-
nerais influenciam o ordenamento interno e originam certas propriedades mine-
ralógicas, esta área é muito importante dentro da mineralogia, sobretudo para o 
processo de identificação e de classificação dos minerais, que é feito com base 
na sua composição química, utilizando diversos testes para identificar os seus 
elementos constituintes;
• Mineralogia Óptica: Área de estudo das propriedades ópticas dos minerais, sobre-
tudo com a utilização de métodos de imagem por microscopia e difração de raios 
X. Neste ramo, importante para o diagnóstico da história geológica de amostras 
minerais, é estudada a interação da luz com os materiais em uma escala microscópi-
ca, possibilitando a determinação e a interpretação de fenômenos que acometem os 
minerais, como os processos de formação, de deformação, de interações etc. São 
métodos que envolvem medições de refração da luz, da cor, dos ângulos e da orien-
tação ópticas, necessárias para se obter uma precisa caracterização mineralógica;
• Cristalografia: É uma ciência que, inicialmente, fazia parte da mineralogia e se 
propôs a determinar a estrutura interna de materiais sólidos. Com a descoberta 
dos raios X, a cristalografia expandiu-se e seguiu seu rumo como uma ciência 
independente. No entanto, por ser uma das mais importantes áreas da minera-
logia, sobretudo por descrever a parte interna dos minerais, ainda é vista como 
uma de suas principais áreas.
Um ramo dentro da Cristalografia que estuda a interrelação entre a estrutura 
cristalina e a composição química dos cristais é chamada de Cristaloquímica, 
também importante para o estudo dos minerais;
• Gemologia: É a área que estuda as propriedades físicas (como a forma interna 
e a externa) e químicas das gemas minerais (ou pedras preciosas), que podem ser 
orgânicas e inorgânicas.
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UNIDADE Introdução ao Estudo dos Minerais
Conceitos e Definições em Mineralogia
Mineral
Para ser considerado um mineral, é necessário que o material apresente as se-
guintes características:
• Ser sólido;
• Ter ocorrência natural;
• Ter arranjo atômico bem ordenado;
• Ter composição química homogênea e definida;
• Ter origem inorgânica.
Sabendo de suas características básicas, podemos definir um mineral como um 
material sólido, inorgânico e natural, que apresenta composição química homogênea 
e definida, cujo arranjo atômico interno seja ordenado geometricamente.
Conforme a sua definição, o mineral “requer os aspectos tanto da química quanto 
da estrutura cristalina” (KLEIN; DUTROW, 2012, p. 29, grifo nosso).
A Figura 1 a seguir apresenta o mineral fluorita (CaF2):
Figura 1 – Mineral fluorita (CaF2)
Fonte: Getty Images
Mineral: material sólido, inorgânico e natural que apresenta composição química homogê-
nea e definida, cujo arranjo atômico interno seja ordenado geometricamente.
Minério
Quando um mineral, rocha ou solo apresentar viabilidade econômica para sua 
exploração é dada a denominação de minério.
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Mineraloide
Materiais que possuem semelhanças com os minerais, mas que são amorfos, ou 
seja, não contêm qualquer estrutura interna.
Como exemplos de mineraloides, temos a água (líquido), o mercúrio (líquido), o 
petróleo (é orgânico e líquido) e o âmbar, visto na Figura 2 a seguir, é orgânico e 
sem estrutura cristalina.
Figura 2 – Âmbar, um exemplo de mineraloide
Fonte: Getty Images
Cristal
É definido como um sólido geometricamente organizado, apresentando estrutura 
tridimensional interna proporcionada por variadas ligações químicas. São formados, 
geralmente, por meio da cristalização de uma solução (solidificação ou precipitação), 
de um gás ou de uma substância fundida.
Rocha
Uma rocha, um sólido natural, é definida como uma associação de minerais que 
se apresentam coesos, no entanto, é um material heterogêneo, sendo constituída por 
variados tipos de minerais.
Gemas
É um sólido mineral ou uma rocha, podendo ser de origem orgânica ou inorgânica, 
que apresenta certa raridade e beleza após processos de lapidação ou de polimento.
Mineralogia como Ciência
É uma ciência relativamente recente, no entanto, o uso dos minerais para asmais 
diversas utilidades ocorre desde a pré-história.
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UNIDADE Introdução ao Estudo dos Minerais
No decorrer do seu desenvolvimento, a mineralogia recebeu diversas contribui-
ções. A seguir, são citados, sucintamente, alguns dos principais colaboradores para 
o desenvolvimento desta ciência.
Georgius Agricola
Considerado o pai da mineralogia, foi pioneiro na classificação taxonômica dos 
minerais com base em suas propriedades físicas. Publicou, em 1556, seu livro De 
Re Metallica, descrevendo práticas de mineração e de fusão de minérios da época, 
incluindo, também, a primeira descrição mineral abrangente.
Nicolaus Stenonis (Nicolas Steno)
Definiu os três princípios básicos da estratigrafia (sobreposição, horizontalidade 
e continuidade lateral). Mediante estudos em cristais de quartzo, descobriu a regu-
laridade e a constância entre os ângulos das mesmas faces de diferentes cristais, 
independentemente da origem e da forma dos cristais de quartzo.
Mikhail Vasilyevich Lomonosov
Químico russo que realizou a classificação taxonômica dos minerais, conforme 
suas propriedades químicas, sugerindo oito classes minerais.
Jean-Baptiste Louis Romé de l’Isle
Realizou as primeiras projeções cristalográficas no formato de figuras geométri-
cas. Usou um dispositivo criado por Carangeot, chamado goniômetro, para medir 
os ângulos em cristais, formulando a Lei da Regularidade dos Ângulos Interfaciais, 
atualmente conhecida como Lei de Steno.
René Just Haüy
Considerado o pai da Cristalografia, contribuiu para o estudo da geometria dos 
cristais, demonstrando que os cristais eram estruturados pelo empilhamento de pe-
quenos blocos idênticos, os quais, atualmente, são conhecidos como cela unitária.
Friedrich Vilar Mohs
Propôs a escala relativa de dureza dos minerais, quantificando sua resistência ao 
risco, chamada Escala de Mohs, que é muito utilizada na mineralogia.
William Hallowes Miller
Por meio dos estudos de Haüy, desenvolveu índices que possibilitam relacionar as 
faces dos cristais espacialmente, chamado Índices de Miller e estabeleceu a projeção 
estereográfica nos estudos de cristalografia.
Auguste Bravais
Físico francês que em 1850, em conjunto com M. L. Frankenhem, estabeleceu os 
14 retículos cristalinos, denominados Redes de Bravais.
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Yevgraf Stepanovich Fyodorov
Publicou no ano de 1890 a Teoria da Estrutura Cristalina e a Simetria dos Siste-
mas Regulares, com a proposição de 230 grupos de simetria dos cristais.
Max von Laue
Desenvolveu uma técnica de imagem do arranjo atômico de materiais cristalinos, in-
dicando que, para ocorrer a difração dos raios X, o cristal precisaria de uma estrutura 
ordenada e repetitiva. Criou as bases da Cristalografia e da espectroscopia por raios X.
Formação do Universo e da Terra
A formação do universo observável ocorreu após uma súbita expansão de maté-
ria e de energia, a partir de um único ponto, muito denso e quente. Esta expansão 
criou conjuntamente o próprio espaço-tempo. Este modelo de criação do universo é 
denominado Teoria do Big Bang, que é atualmente aceita pela comunidade científica 
e corroborada, ao longo de sua proposição, por variados métodos científicos.
A Teoria do Big Bang foi proposta, inicialmente, com outra denominação, por 
Georges Lemaître. A expansão, a que se refere esta teoria, foi descoberta em 1929 
por Edwin Hubble, observando que a distância das galáxias é proporcional ao seu 
redshift (desvio para o vermelho).
Redshift: Com o distanciamento da fonte em relação ao observador, o comprimento de onda 
medido por ele é maior (deslocamento para o vermelho – redshift), indicando seu afastamento.
Considerando que as galáxias estão se afastando, elas deveriam estar, no início do 
universo, num único ponto. Esta é uma das proposições primordiais para a teoria do 
Big Bang para formação do universo (ver Figura 3), que segundo cálculos, por meio 
das observações de Hubble, passou a existir há 13,77 bilhões de anos.
Figura 3 – Esquemático da teoria do Big Bang para formação do universo
Fonte: Adaptado de Wikimedia Commons
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UNIDADE Introdução ao Estudo dos Minerais
Com a expansão do universo e, com isso, seu consequente resfriamento, após 
os três primeiros minutos do Big Bang ocorreu o processo de nucleossíntese dos 
elementos leves, também chamada de nucleossíntese do Big Bang ou primordial.
A nucleossíntese primordial teria ocorrido minutos após o Big Bang, quando a tem-
peratura ainda era extremamente elevada, da ordem de 1011 a 1015 kelvin, permitindo 
a formação de novos núcleos. Esta informação é corroborada, principalmente, por 
observações da concentração relativa dos elementos leves, sobretudo o Hélio, e devido 
à grande quantidade (cerca de 25%), não pode ter sido produzido pelas estrelas.
O processo de nucleossíntese dos elementos leves, a princípio, ocorreu por meio da 
combinação de prótons e de nêutrons, originados anteriormente durante a nucleogê-
nese, formando o deutério (2H). O deutério capturou um nêutron para produzir o trítio 
(3H) e também se juntou a prótons para produzir hélio (3He). No processo de formação 
do (4He), mediante a combinação do trítio (3H) com um próton, ou do hélio (3He) com 
o nêutron, houve a utilização de quase toda a quantidade disponível de nêutrons, o que 
justifica a elevada proporção de 4He no universo (cerca de ¼ da matéria). Pequenas 
quantidades de lítio (7Li) e berílio (7Be) também foram formadas (LING et al., 2016).
Os elementos mais pesados foram produzidos, posteriormente, no interior das 
estrelas pelo processo chamado de nucleossíntese estelar.
A Figura 4 abaixo esquematiza os processos de formação dos elementos da tabe-
la periódica:
Figura 4 – Processo de formação dos elementos da tabela periódica
Fonte: Adaptado de Wikimedia Commons
Formação do Sistema Solar
A hipótese mais aceita, atualmente, para a formação do sistema solar é denomina-
da Teoria Nebular. Nesta teoria, proposta em 1755 pelo filósofo alemão Immanuel 
Kant e desenvolvida em 1796 pelo matemático francês Pierre-Simon de Laplace, 
propõe que o Sistema Solar se originou há aproximadamente 4,6 bilhões de anos, 
quando uma nuvem de poeira e de gás molecular (essencialmente de H2), contraiu-se 
e formou o sistema solar.
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Essa nuvem de gás e de poeira é chamada de Nebulosa Solar ( Figura 5 a seguir).
Figura 5 – Ilustração artística da nebulosa solar
Fonte: Wikimedia Commons
Entenda a origem da teoria de formação do sistema solar: https://youtu.be/YveAVAJdhXU
Formação do Planeta Terra
O planeta Terra formou-se há cerca de 4,6 bilhões de anos, por intermédio da 
acreção de matéria densa e quente que foi se resfriando com o passar do tempo.
O material mais pesado, como o ferro, ficou concentrado no interior do planeta; 
já os materiais mais leves (gases) ficaram na superfície.
Com isso, o planeta Terra originou-se em camadas distintas ( Figura 6).
Dº
2900
5100
650
400
km
CROSTA
OCEÂNIC
A 5-10km
CONTINENTAL 30-80km
ZONA DE BAIXA VELOCIDADE
MANTO SUPERIOR
MANTO TRANSICIONAL
MANTO INTERIOR
NÚCLEO EXTERNO
NÚCLEO INTERNO
DESCONTINUIDADE
DE MOHOROVICIC
DESCONTINUIDADE
DE GUTENBERG
Figura 6 – Camadas geológicas do planeta Terra
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UNIDADE Introdução ao Estudo dos Minerais
O conhecimento da estrutura interna da Terra deve-se, essencialmente, ao estudo 
da propagação das ondas sísmicas geradas pelos terremotos. Essas ondas são pro-
pagações de energia que produzem vibração na crosta terrestre. A medição destas 
ondas é realizada por sismógrafos, aferindo a velocidade de propagação das ondas 
dos abalos sísmicos.
O modelo da estrutura interna do planeta distingue três grandes camadas concên-
tricas: a crosta, o manto e o núcleo.
As camadas estão separadas por descontinuidades que são limites definidos por 
mudanças na densidade e na composição dos materiais.
A crosta encontra-se separada do manto pela descontinuidade de Mohorovicic, 
localizada a profundidades que variam entre 30km e 70km.
O manto está separado do núcleo pela descontinuidadede Wiechert-Gutenberg, 
localizada a cerca de 2.900km de profundidade.
Crosta Terrestre
A crosta terrestre, também chamada de litosfera, é uma região sólida, formada 
principalmente por rochas à base de silício, magnésio e alumínio. É constituída por 
placas tectônicas em constante movimento, sendo divididas em duas camadas:
• SIAL: camada de rochas à base de silício e de alumínio, de densidade mais leve, 
presentes na crosta continental;
• SIMA: é a camada de rochas à base de silício e de magnésio, com maior densi-
dade, predominando no fundo dos oceanos.
Estas duas camadas são ilustradas no link a seguir:
Identificação das camadas SIAL e SIMA, disponível em: https://bit.ly/31pD6sv
Manto Terrestre
O manto é formado por silicatos em estado pastoso, chamado de magma. Ocu-
pa cerca de 80% do volume do planeta e fica logo abaixo da litosfera e chega até 
a 2.900 km abaixo da superfície. Sua temperatura varia de 100ºC, na região em 
contato com a litosfera, até 3.500ºC na região próxima ao núcleo. Essa grande di-
ferença da temperatura do manto é causada pelas correntes de convecção (Figura 7) 
originadas no manto, que movimentam as placas tectônicas na litosfera.
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Formação de
Montanhas
Fossa
Oceânica
Litosfera
Formação
de Montanhas
Manto Atenosfera
Núcleo
Figura 7 – Correntes de convecção no manto terrestre
Fonte: Adaptado de Wikimedia Commons
O manto superior é constituído sobretudo de silicatos, que contém magnésio e ferro. 
Estudos revelaram que alterações de pressão e de temperatura alteram as propriedades e 
a forma destes silicatos, começando a fundir-se sob as condições do manto superior. Em 
grandes profundidades, estes silicatos apresentam uma estrutura cristalina mais compac-
ta, devido às altas pressões presentes. Na parte da litosfera oceânica, a espessura desta 
camada é de cerca de 100 km, podendo ser bem finas em algumas regiões.
Próximo da litosfera, o manto, indicado na Figura 8 a seguir, apresenta uma dimi-
nuição de sua temperatura. A cerca de 100 km, ela se aproxima da temperatura de 
fusão das rochas do manto, fundindo alguns dos silicatos presentes.
Manto
inferior
Aumento da velocidade das ondas sísmicas (km/s)
Manto
superior
(km) 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
3 4 5 6 7
Litosfera
Crosta terrestre
Astenosfera
Mesofera
Figura 8 – Manto superior e inferior e o aumento da velocidade
das ondas sísmicas com o aumento da profundidade no planeta Terra
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UNIDADE Introdução ao Estudo dos Minerais
Na profundidade de 200 a 400 km, há um aumento da pressão, mas a temperatura 
aumenta mais devagar, devido aos efeitos de convecção na astenosfera. Entre 420 e 
650 km, as propriedades do manto pouco se alteram com o aumento da profundidade.
No limite núcleo-manto, em cerca de 2.890 km de profundidade, ocorre uma 
mudança extrema nas propriedades, onde o material muda de uma rocha silicática 
sólida para uma liga de ferro líquida. Ocorre também um grande aumento da densi-
dade dos materiais, da ordem de 2,2 vezes, o que faz com que esta fronteira entre o 
manto e o núcleo seja plana, impedindo qualquer mistura entre elas.
Núcleo Terrestre
O núcleo (Figura 9) é a camada mais interior do planeta Terra e é formado prin-
cipalmente por níquel e ferro. As temperaturas chegam até a 5.000ºC. O núcleo 
interno encontra-se em estado sólido, sendo “revestido” pelo núcleo externo, que se 
apresenta em estado líquido-plástico.
Crosta
Manto
Quilômetros
0 10,000
Núcleo
externo
líquido
PKIKP
PKP
PKiKP
PP
PcP P
ScS
SS
S
Núcleo
interno
sólido
Figura 9 – Propagação de ondas sísmicas na parte interna do manto e núcleo
O conhecimento da composição do núcleo foi obtido após estudos de dados 
 astronômicos, experimentos de laboratório e dados sísmicos.
A massa do núcleo (cerca de 1/3 da massa total da Terra) é altamente densa, sen-
do explicada pela presença dos metais ferro e níquel, que são abundantes no cosmos. 
A teoria sobre a formação do núcleo da Terra é baseada no processo de Diferenciação.
Diferenciação: é o processo de migração dos elementos mais densos para o centro do pla-
neta e dos mais leves para a sua superfície.
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A camada do núcleo estende-se a partir de 2.900 km até 6.370 km. Atualmente, 
essa camada é dividida em duas subcamadas, classificadas de acordo com seus res-
pectivos estados físicos: o núcleo interno e o núcleo externo.
O núcleo externo é líquido, apresentando alta fluidez, com viscosidade seme-
lhante à da água, em razão de sua temperatura perto dos 3.000ºC. Sua extensão vai 
de 2.900 km até 5.150 km. Sua composição é de Fe (≅ 90%), Ni (≅ 10%) e peque-
nas quantidades de Si e S. Devido a convecção e rotação terrestre, assume-se que o 
núcleo externo seja homogêneo.
O núcleo interno, com temperatura de cerca de 5.000ºC, é sólido, sobretudo por 
causa da presença de elevada pressão, em torno de três milhões de vezes maior do 
que a pressão atmosférica no nível do mar. É composto por uma liga metálica maciça 
de níquel-ferro, chamado também de NiFe.
Estrutura interna do planeta Terra: https://bit.ly/2TgsSpL
Pesquisa revela núcleo desconhecido com cristais de ferro: https://bbc.in/2HrjrBv
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UNIDADE Introdução ao Estudo dos Minerais
Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Livros
Para Entender a Terra
GROTZINGER, J.; JORDAN, T. Para Entender a Terra. 6. ed. Rio de Janeiro: 
Bookman, 2013.
 Vídeos
Entenda a origem da teoria de formação do sistema solar
https://youtu.be/YveAVAJdhXU
 Leitura
Novas pesquisas apontam que a Lua é um pedaço da Terra
https://bit.ly/3kyR0QJ
Estrutura interna do planeta Terra
https://bit.ly/2TgsSpL
Pesquisa revela núcleo desconhecido com cristais de ferro
https://bbc.in/2HrjrBv
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Referências
BETEKHTIN, A. A Course of Mineralogy. Trad.: V. AGOL. Moscou: Peace Pub, 
1970. 641p.
DANA-HULRBUT, Manual de Mineralogia, vol. I e II, 1 ed. Ao Livro Técnico, 
1969.
K LEIN, C. ; DUTROW, B. Manual de ciência dos minerais. Tradução e revisão 
técnica: Rualdo Menegat. 23 ed. Porto Alegre: Bookman, 2012. 716p.
LING, S. J.; SANNY, J.; MOEBS, W. University Physics Volume 3. Houston: 
OpenStax, 2016. 616 p. 
OLIVEIRA FILHO, K. de S.; SARAIVA, M. de F. O. Astronomia e Astrofísica. 3. ed. 
Porto Alegre: Livraria da Física, 2014.
TEIXEIRA, W; TOLEDO, M. C. M.; FAIRCHILD, T. R.; TAIOLI. F. Decifrando a 
Terra. 2. ed. São Paulo: Oficinas de Textos, 2009.
Site Visitado
 ULBRA – Museu de Ciências Naturais. Vultos da Mineralogia. Disponível em: 
<http://sites.ulbra.br/mineralogia/vultos.htm>. Acesso em 19/01/2020.
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