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FUNDAMENTOS DE GEOLOGIA MINERAIS E ROCHAS OBJETIVOS Conhecer as características dos materiais que constituem o Planeta Terra, em geral formados de Minerais. Inconsolidados: solos, areias ... Consolidados: Rochas. IMPORTÂNCIA - Utilização de Minerais e Rochas como ferramenta e utensílios desde a “Idade da Pedra” -Geração de Impactos Ambientais CONCEITOS: MINERAIS – Elementos ou compostos químicos com composição definida dentro de certos limites, cristalizados e formados naturalmente por processos geológicos inorgânicos. ROCHA – associação de minerais que por ações geológicas tornam-se intimamente unidos. MINÉRIO – Mineral ou Rocha de importância econômica. MINERAIS ENTENDENDO O CONCEITO: “...elementos ou compostos químicos com composição definida dentro de certos limites...” ABUNDÂNCIA DOS ELEMENTOS NA CROSTA TERRESTRE Elemento Abundância (ppm) Elemento Abundância (ppm) Oxigênio 455.000 Nitrogênio 19 Silício 272.000 Chumbo 13 Alumínio 83.000 Urânio 2,3 Ferro 62.000 Cádmio 0,16 Cálcio 46.600 Prata 0,08 Magnésio 27.640 Mercúrio 0,08 Sódio 22.700 Selênio 0,05 Potássio 18.400 Platina 0,01 Hidrogênio 1.520 Ouro 0,004 Carbono 180 Ródio 0,0001 MINERAIS LIGAÇÕES QUÍMICAS •SILICATADOS: Fundamental a presença do Si na estrutura - O Si está presente em 93% do minerais que compõem as rochas da Crosta. •NÃO-SILICATADOS: sem Si - 7% do minerais da crosta. Composição química simples: átomos de mesmo elemento. Ex.: Diamante (C), Ouro (Au)... Composição química combinada: diferentes elementos. - Fixa, dentro de limites definidos: Quartzo (SiO2) Um átomo de Si combina com 2 de O, em qualquer ambiente - Variável: Olivina (Mg,Fe)2SiO4 A depender do ambiente Mg ou Fe combina com SiO4, para formar minerais do grupo da Olivina. MINERAIS CLASSIFICAÇÃO QUÍMICA •Classe Química: presença de determinado elemento ou grupo iônico particular. Elementos Nativos: Elementos ocorrem sob a forma não combinada. Ex.: Diamante (C), Ouro (Au), Grafita (C)... Sulfetos: combinação de elementos metálicos com S. Ex.: Galena (PbS), Pirita (FeS2)... Óxidos: um ou mais elementos metálicos com O. -Hidróxidos: óxidos com água ou hidroxila Ex.: Hematita (Fe2O3), Magnetita (Fe3O4), Goethita (FeO(OH) Carbonatos: minerais com grupo iônico CO3 Ex.: Calcita (CaCO3), Dolomita (Ca,Mg(CO3)2, Magnesita... Fosfatos: minerais com grupo iônico PO4 Ex.: Apatita (Ca5(PO4)4(OH,F,Cl))... Silicatos: minerais obrigatoriamente com Si e O MINERAIS SILICATOS: •Subdivididos conforme o grau de polimerização dos tetraedros (SiO4) 4- e pela razão Si:O dos anions: TECTOSSILICATO ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA CRONOLOGIA DO BIG BANG MINERAIS “...cristalizados...” • Minerais possuem arranjo interno tridimensional - Distribuição ordenada dos átomos formando uma rede tridimensional (Retículo Cristalino) Retículo Cristalino – Gerado pela repetição de uma unidade atômica ou iônica fundamental – Cela Unitária - Cada átomo ocupa uma posição definida dentro da Cela Fonte: NASA MINERAIS Sistemas Cristalinos: Cúbico, Tetragonal, Hexagonal, Trigonal, Ortorrômbico, Monoclínico, Triclínico. -Diferenças: dimensões (a, b e c) e ângulos (, , e ) -Cada mineral é único dentro do reino mineral. Sistema Constante Cristalográfica Exemplo de Minerais Cúbico a1=a2=a3 ===90º Diamente, granada Tetragonal a1=a2c ===90º Zirção, cassiterita Hexagonal a1=a2=a3 c == =90º e =120º Quartzo , berilo Trigonal a1=a2=a3 c == =90º e =120º Quartzo , turmalina Ortorrômbico a bc ===90º Olivina, topásio Monoclínico a bc ==90º e Ortoclásio, mica Triclínico a bc 90º Microclina, plagioclásio MINERAIS POLIMORFISMO Minerais plimorfos: mesma composição química mas estrutura cristalina diferente. Propriedades físicas e mofológicas diferenciadas. Ex: grafita e diamante (C), quartzo e ... Minerais isomórfos: estrutura cristalina semelhante e composição química diferente ou variável dentro de certos limites. Ex: Calcita – CaCO3, Magnesita - MgCO3 e Siderita - FeCO3 • Intercâmbio de determinados elementos na estrutura. • Mais comuns: Al3+ por Si4+ ( Tº), Fe2+ por Mg2+ e Fe2+, Al3+ e Cr3+ entre si, em qualquer Tº. “...formado naturalmente...” - Devem ocorrer espontaneamente na natureza. - Substâncias sintéticas não são minerais. ORÍGEM DOS MINERAIS Condicionada a: •“Ingredientes Químicos” •Condições físicas do meio (Pressão e Temperatura) Formação: Solução de material em estado de fusão – Magma -Estado físico Amorfo Cristalino Condensação de materiais rochosos em estado de vapor – Estado de Vapor Cristalino Ex: Cristais de enxofre a partir de fumarolas vulcânicas. Cristalização de substâncias a partir de soluções aquosas Ex: minerais que formam as rochas sedimentares químicas Metamorfismo -alterações de minerais de um estado cristalino para outro PROCESSO DE CRISTALIZAÇÃO Formação de um núcleo (pequeno cristal - semente) aderência de material Crescimento do cristal. MINERAIS “...processo inorgânico...” Impede que substâncias puramente biogênicas sejam minerais. EX: pérola, recifes de corais, carvão... IDENTIFICAÇÃO DOS MINERAIS (Propriedades físicas) Habito Cristalino – forma geométrica externa que reflete as sua estrutura cristalina. Ex: laminar, prismático, fibroso, tabular... Transparência: Transparentes: não absorvem ou absorvem pouco a luz. -Translúcidos: absorvem a luz consideravelmente. Dependem da espessura – translúcidos podem transformar-se transparentes quando finos. -Opacos: absorvem totalmente a luz (elementos nativos, óxidos e sulfetos). Brilho – quantidade de luz refletida pela superfície. Metálico: reflexão > 75% da luz Não-metálico: < 75% (vítreo, gorduroso, sedoso...) IDENTIFICAÇÃO DOS MINERAIS (Propriedades físicas) Cor – absorção seletiva da luz (comprimentos de onda). Fatores que colaboram para absorção seletiva: -Presença de elementos químicos de transição (Fe, Cu, Ni) -defeitos na estrutura atômica -Presença de inclusões de minerais nos cristais. • Idiocromáticos: cores características (enxofre - amarelo) •Alocromáticos: cor varia amplamente (quartzo). Traço: cor do pó do mineral. - Útil como identificador de minerais opacos que apresentam traços coloridos. - Translúcidos ou transparentes – traço branco. Fratura – superfície irregular e curva resultante da quebra de um mineral. Conchoidal (quartzo). Clivagem – superfície de quebra em planos paralelos bastante regulares, relacionadas à estrutura cristalina. - perfeita, boa e imperfeita. IDENTIFICAÇÃO DOS MINERAIS (Propriedades físicas) Dureza – resistência que o mineral apresenta ao ser riscado por uma ponta aguda. -Baixa dureza: sulco profundo e nítido. -Dureza pouco inferior a da ponta aguda: sulco fino e pouco profundo. -Dureza superiora da ponta: não haverá sulco Escala de Mohs- escala numérica arbitraria. IDENTIFICAÇÃO DOS MINERAIS (Propriedades físicas) Densidade relativa – indica quantas vezes certo volume de mineral é mais pesado que o mesmo volume de água (a 4ºC). -Maioria dos minerais: 2,5 a 3,0. -Minerais comelementos de peso atômico (Ba, Pb):> 4 Propriedades Elétricas e Magnéticas – -Maus condutores de eletricidade: maioria -Bons condutores: presença de ligações atômicas totalmente metálicas – Metais nativos (ouro, prata, cobre) -Semicondutores: ligações parcialmente metálicas (sulfetos) -Não-condutores: predomínio ligações iônicas e covalentes -Propriedades elétricas especiais: •Piezoeletricidade: transformação da pressão mecânica em carga elétrica – quartzo (controle de rádio-freqüências). •Piroeletricidade: eletricidade gerada pelo aumento de calor Minerais atraídos por campos magnéticos: magnetita (Fe3O4) e pirrotita (Fe1-xS)- 1-x: relação Fe:S<1. - Minerais magnéticos: paleomagnetismo
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