Rochas e mineraiss

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UNIFEV- Curso de Engenharia Civil
Disciplina: GEOLOGIA -2013/2
Unidade II- Minerais e Rochas
Prof Maisa
Mineral 
O termo Mineralogia deriva da palavra latina MINERA, de provável origem céltica, (mina, jazida de minério, filão), de provável origem céltica, que forma o adjetivo do Latim mineralis, “relativo às minas” e o substantivo do Latim minerale (produto das minas), que deu origem ao adjetivo e substantivo português mineral, acrescido do sufixo Grego logia (ciência, tratado, estudo); portanto Mineralogia é o estudos dos minerais em todos os seus aspectos.
	MINERAL: varias definições
- toda substância homogênea, sólida ou líquida, de origem inorgânica e que surge, naturalmente, na crosta terrestre, normalmente com composição química definida e, que se formado em condições favoráveis, terá estrutura atômica ordenada condicionando sua forma cristalina e suas propriedades físicas;
- substância com estrutura interna ordenada (cristais), de composição química definida, origem inorgânica e que ocorre naturalmente na crosta terrestre ou em outros corpos celestes.(www.rc.unesp.br)
	- a ser utilizada no curso: 
É uma substância natural formada por processos geológicos, com composição quimica definida ( porém não fixa) e estrutura cristalina.
Cada mineral é classificado e denominado não apenas com base na sua composição química, mas também na estrutura cristalina dos materiais que o compõem. 
Em resultado dessa distinção, materiais com a mesma composição química podem constituir minerais totalmente distintos em resultado de meras diferenças estruturais na forma como os seus átomos ou moléculas se arranjam espacialmente (como por exemplo a grafite e o diamante).
 Embora em sentido estrito o petróleo, o gás natural e outros compostos orgânicos formados em ambientes geológicos sejam minerais, geralmente a maioria dos compostos orgânicos é excluída. Também são excluídas as substâncias, mesmo que idênticas em composição e estrutura a algum mineral, produzidas pela atividade humana (como por exemplo, os diamantes artificiais). 
Estrutura cristalina
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Fig. 01- Estrutura cristalina de um cristal de sal (NaCl). Note-se a ordenação dos átomos.
Um dos pilares fundamentais do estudo dos minerais e um dos elementos determinantes na sua classificação, é a determinação da sua estrutura cristalina (ou ausência dela), já que esse fator determina, junto com a composição química, a generalidade das propriedades do material e fornece indicações claras sobre os processos e ambientes geológicos que estiveram na sua origem, bem como o tipo de rochas de que poderá fazer parte. São sete os sistemas de cristalização, como mostra Figura 02.
Figura 02- Sistemas de cristalização
O mineral é definido, portanto, da conjugação da composição química e da estrutura cristalina.
Para ser classificado como um "verdadeiro" mineral, uma substância deve ser um sólido e ter uma estrutura cristalina definida. Deve também ser uma substância homogênea natural com uma composição química definida. Substâncias semelhantes a minerais que não satisfazem estritamente a definição, são por vezes classificados como mineralóides.
Estão atualmente catalogados mais de 4.000 minerais, todos eles reconhecidos e classificados de acordo com a International Mineralogical Association (IMA), a instituição de referência na aprovação da classificação e nomenclatura internacional dos minerais.
De fora ficam materiais como a obsidiana ou o âmbar, que embora tenham caráter homogêneo, origem geológica e aspecto mineral dado pela sua origem, ocorrência e características macroscópicas, não são materiais cristalinos.
1.1- Minerais e rochas
Embora na linguagem comum por vezes os termos mineral e rocha sejam utilizados de forma quase sinônima, é importante manter uma distinção clara entre ambos. É preciso não perder de vista que um mineral é um composto químico com uma determinada composição química e uma estrutura cristalina definida, como atrás foi apontado. Se é verdade que existem rochas compostas por um único mineral, na generalidade dos casos, uma rocha é uma mistura complexa de um ou diversos minerais, em proporções variadas.
Os minerais específicos, ou seja, aqueles que determinam a classificação da rocha, variam muito dentro mesmo de um tipo de rocha (por exemplo, dos granitos). Alguns minerais, como o quartzo, a mica ou o talco apresentam uma vasta distribuição geográfica e petrológica, enquanto outros ocorrem de forma muito restrita. Mais de metade dos mais de 4000 minerais reconhecidos são tão raros que foram encontradas somente num punhado das amostras, e muitos são conhecidos somente por alguns pequenos cristais. Pondere-se a diferença de abundância entre o quartzo e o diamante, sendo certo que este último nem é dos minerais mais raros.
1.2Propriedades físicas dos minerais
As propriedades físicas dos minerais resultam da sua composição química e das suas características estruturais. As propriedades físicas mais óbvias e mais facilmente comparáveis são as mais utilizadas na identificação de um mineral. Na maioria das vezes, essas propriedades, e a utilização de tabelas adequadas, são suficientes para uma correta identificação. Quando não tal não é possível, a identificação é realizada a partir da análise química, de estudos de óptica ao microscópio petrográfico ou por difração de raios X ou de nêutrons. São as seguintes as propriedades físicas macroscópicas, isto é observáveis sem necessidade de equipamento sofisticado (por vezes designadas, por essa razão, por propriedades de campo):
Cor — É uma característica extremamente importante dos minerais. Pode variar devido a impurezas existentes em minerais como o quartzo, o corindon, a fluoritea, a calcita e a turmalina, entre outros. Em outros casos, a superfície do mineral pode estar alterada, não mostrando sua verdadeira cor. A origem da cor nos minerais está principalmente ligada à presença de íons metálicos, fenômenos de transferência de carga e efeitos da radiação ionizante. Eis alguns exemplos: 
Jade — esverdeado; 
Cassiterita — verde a castanho; 
Pirita — amarelo-ouro. 
Turmalina- verde;
Ouro- amarelo
Rubi- vermelho
Cassiterita, 2- jade, 3- pirita, 4- rubi, 5- topázio, 6- enxofre, 7- hematita
Brilho — O brilho depende da absorção, refração ou reflexão da luz pelas superfícies frescas de fratura do mineral (ou as faces dos seus cristais ou as superfícies de clivagem). O brilho é avaliado à vista desarmada e descrito em termos comparativos utilizando um conjunto de termos padronizados. O brilho separa dois grandes grupos de minerais: os metálicos, que refletem mais de 75% da luz que recebem, e os não metálicos. Dentre os não metálicos, pode-se ainda definir alguns tipos de brilho. Dessa forma, usam-se comumente as seguintes expressões para o brilho: 
Outros termos que podem ser encontrados: •graxo ou gorduroso (semelhante às substâncias gordurosas); • adamantino, quando o mineral apresenta reflexos particularmente fortes e brilhantes, como o diamante. 
Traço — A cor do traço de um mineral pode ser observada quando uma louça ou porcelana branca é riscada. A clorite, a agipsite (gesso) e o talco deixam um traço branco, enquanto o zircão, a granada e a estaurolita deixam, comumente, um traço castanho avermelhado. O traço de um mineral fornece uma importante característica para sua identificação, já que permite diferenciar materiais com cores e brilhos similares. 
Clivagem — É a forma como muitos minerais se quebram seguindo planos relacionados com a estrutura molecular interna, paralelos às possíveis faces do cristal que formariam. A clivagem é descrita em cinco modalidades: desde pobre, como na bornita; moderada; boa; perfeita; e proeminente, como nas micas. Os tipos de clivagem são descritos pelo número e direção dos planos de clivagem. 
Fratura — Refere-se à maneira pela qual um mineral se parte, exceto quando ela é controlada pelas propriedades de clivagem e partição. O estilo de fraturação é um elemento importante na identificação do mineral. Alguns mineraisapresentam estilos de fraturação muito característicos, determinantes na sua identificação. 
Dureza — Expressa a resistência de um mineral à abrasão ou ao risco. Ela reflete a força de ligação dos átomos, ions ou moléculas que formam a estrutura. A escala de dureza mais frequentemente utilizada, apesar da variação da dureza nela não ser gradativa ou proporcional, é a escala de Mohs, que consta dos seguintes minerais de referência (ordenados por dureza crescente): 
1 – Talco; 2 – Gesso; 3 – Calcita; 4 – Fluorita; 5 – Apatita; 6 – Ortoclasio; 7 – Quartzo; 
8 – Topázio; 9 – Córindon; 10– Diamante. 
Densidade — É a medição direta da relação direta entre a massa e o volume do mineral. 
Tenacidade — Mede a coesão de um mineral, ou seja, a resistência a ser quebrado, dobrado ou esmagado. A tenacidade não reflete necessariamente a dureza, antes sendo dela geralmente independente: o diamante, por exemplo, possui dureza muito elevada (é o termo mais alto da escala de Mohs), mas tenacidade relativamente baixa, já que quebra facilmente se submetido a um impacto. A tenacidade dos minerais é expressa em termos qualitativos, utilizando uma linguagem padronizada: 
Quebradiço – o mineral parte-se ou é pulverizado com facilidade;
Maleável – o mineral, por impacto, pode ser transformado em lâminas; 
Séctil – o mineral pode ser cortado por uma lâmina de aço; 
Dúctil – o mineral pode ser estirado para formar fios; 
Flexível – o mineral pode ser curvado sem, no entanto, voltar à sua forma original;
Elástico – o mineral pode ser curvado, voltando à sua forma original quando o esforço cessa. 
Magnetismo — Ocorre nos poucos minerais que devido à sua natureza ferromagnética são atraídos por um íma. Os exemplos mais comuns são a magnetite, a pirrotite e outros com elevado teor de metais que podem ser magnetizados após aquecimento, como o manganês, o níquel e o titânio. 
Peso específico — É a relação do peso de um mineral quando comparado com o peso de igual volume de água. Para isto, o mineral deve ser pesado imerso em água e ao ar. O processo utiliza a balança de Jolly, aplicando a seguinte fórmula: 
onde é o peso do mineral fora da água; a referência inicial da balança ou calibragem em zero; e o peso do mineral dentro da água. Assim, por exemplo, se um mineral tem densidade 3,0 determinada pelo processo descrito, tal significa que ele pesa três vezes mais que igual volume de água. 
Os minerais e suas aplicações- Prof. Dra. Eliane Aparecida Del Lama (USP)
A Mineralogia, ciência dos minerais, relaciona-se diretamente não só com a Geologia, como também com a Física e a Química.
Os minerais são sólidos inorgânicos que têm composição química em proporções características e cujos átomos são arranjados num padrão interno sistemático.
Agregados, ou combinações, de um ou mais minerais originam as rochas.
As propriedades físicas podem ser muito úteis na determinação dos minerais. Entre essas propriedades, as mais usadas são: forma dos cristais, cor, brilho, cor do traço, dureza, clivagem, fratura, densidade relativa, propriedades organolépticas e efervescência.
Os minerais podem ser agrupados com base na composição química. O grupo mais abundante é o dos silicatos (por exemplo: quartzo - SiO2). Os principais grupos não silicatos são: elementos nativos (ouro - Au), sulfetos (pirita - FeS2), óxidos (magnetita - Fe3O4), halóides (fluorita - CaF2), carbonatos (calcita - CaCO3), sulfatos (barita - BaSO4) e fosfatos (apatita - Ca5(PO4)3(F, Cl, OH)).
Os minerais são indispensáveis ao bem-estar, à saúde e ao padrão de vida do ser humano.
Alguns usos dos minerais:
Minerais metálicos podem ser importantes para a sociedade: galena (minério de chumbo), hematita (minério de ferro), cassiterita (minério de estanho), cromita (minério de cromo). 
Minerais usados na indústria química: pirita - fornece enxofre para a fabricação do ácido sulfúrico, halita - fonte de sódio e de cloro. 
Minerais de interesse gemológico: diamante, coríndon (rubi e safira), topázio, berilo (água-marinha e esmeralda). 
Minerais usados para fabricação de fertilizantes: silvita - fonte de potássio. 
Minerais usados na construção civil: calcita - fabricação de cimentos e cal para argamassa, gipso - produção de gesso. 
Minerais usados como abrasivos: diamante, granada, coríndon. 
Minerais usados para cerâmica: argila, feldspato. 
Minerais usados nos aparelhos ópticos e científicos: quartzo, calcita.
Os minerais são recursos naturais não renováveis e o seu aproveitamento deve ser feito de forma racional e sustentável.
UNIFEV-Curso de Engenharia Civil -2013/2
GEOLOGIA
Materiais da crosta terrestre: ROCHAS 
(apud FLEURY, J.M. Geologia Básica, 1995 e AMARAL, S.E.& LEINZ, V. Geologia Geral, 1988)
	Consideradas as camadas externas e internas do globo terrestre, serão estudados os materiais que compões a crosta terrestre. A crosta terrestre é formada por rochas das mais variadas composições, estrutura e textura. Por sobre as rochas encontra-se um material desagregado, formado pela destruição das próprias rochas- o solo.
	Nas rochas pode-se encontrar algumas ocorrências minerais importantes, de valor econômico e aplicação na tecnologia moderna. No solo cresce a vegetação, cuja importância para o homem é indiscutível.
ROCHAS
Por definição, rochas são agregados naturais de uma ou várias espécies de minerais. Denomina-se mineral essencial àquele(s) que ocorrem em maior quantidade numa rocha, os demais minerais presentes em quantidade reduzida são denominados acessórios.
Em relação aos elementos químicos apenas 8% perfazem 99% da crosta, sendo eles, em peso: O com 45,6%, Si com 27,3%, Al com 8,36%, Fe com 6,2%, Ca com 4,6%, Na com 2,27%, K com 1,84 e Mg com 2,76%. Assim, a crosta é constituída por compostos de oxigênio, silício e alumínio que fazem parte dos minerais mais comuns em combinação com os demais elementos. Alguns desses minerais são:
Óxidos: Quartzo SiO2 e Magnetita Fe3O4
Silicatos: feldspatos ortoclásio- K AlSi3O8
		 Albita	Na AlSi3O8
		 Anortita	Ca AlSi3O8
	Piroxênio-diopsído	CaMgSi2O6
		 Hiperstênio	MgSiO3
	Micas- muscovita- KAl2Si3AlO10(OH)2
 		Flogopita KMg3Si3AlO10(OH)2
	A composição média da crosta é essencialmente de rochas ígneas que representam , junto com as metamórficas, 95% do volume da crosta e ocupam apenas 25% da sua superfície, enquanto as rochas sedimentares que contribuem com apenas 5% do volume total da crosta, cobrem 75% da superfície.
	Entre os elementos úteis ao homem presentes nas rochas, alguns são raros e sua utilização depende da concentração destes em jazidas. Entre eles alguns tem concentrações acentuadamente baixas, como segue:
	Elementos em ppm (g/t) na crosta terrestre
Cobre (Cu)- 68- uso: ligas metálicas de grande aplicação
Níquel (Ni)- 99 aços e ferroligas, industria química
Cromo (Cr) 122-aços inoxidáveis e ferroligas
Vanádio V- 136- aços especiais
Cobalto (Co)- 29- fabricação de ferroligas e aços de elevada dureza
Chumbo (Pb) 13- baterias elétricas, munição, ligas, pigmentos
Zinco (Zn) 76- fabricação de ligas e galvanização
Molibdênio (Mo) 1,2 – fabricação de aços e ferroligas especiais
Zircônio (Zr)- 162 (rutilo e zircão) como areias-refratários
Titânio (Ti) 6,32- industria aeroespacial
As Rochas da crosta podem ser agrupadas em três grandes grupos.
1)Rochas Ígneas ou Magmáticas- Aquelas que se originaram de um material que veio de grandes profundidades, em estado de fusão, submetido a temperaturas superiores a 1000oC e altas pressões, estando esse material sujeito à mobilidade e ao escoamento para zonas de menores pressões. Esse material fundido, que contem silicatos, óxidos, sulfetos, gases, vapor d´água é denominado magma; é denominado lava quando atinge a superfície terrestre.
As rochas magmáticas expressam as condições geológicas em que se formou devido a sua textura – tamanho e disposição dos minerais que constituem a rocha. Dividem-se em:
Extrusivas- quando se consolidam em superfície ou muito próxima dela. Há um resfriamento rápido e as combinações químicasse processam de tal forma que o resultado é a formação de minerais vítreos ou vidros. Quando o volume de lava é muito grande, o resfriamento é um pouco mais demorado e então há a formação de cristais muito pequenos ou grandes cristais em meio a uma matriz vítrea ou de granulação muito fina. Pode haver o desprendimento de bolhas originando uma textura vesicular;
Intrusivas- originam-se pela consolidação lenta do magma, em grandes profundidades, através da perda do calor e formação gradual de minerais através das combinações químicas minerais variadas. A maioria desses grandes corpos de rochas ígneas só aflora à superfície quando se passa muito tempo, pela erosão do material que recobre os mesmos. Como o resfriamento é lento, isso possibilita um bom desenvolvimento dos minerais, que ficam bem definidos, de fácil visualização (textura fanerítica), que pode ser equigranular (cristais de tamanho parecidos) ou inequigranular ou porfirítica (grandes cristais).
Variedade de rochas ígneas- embora haja uma grande variedade de composição de rochas ígneas, há dois tipos principais de magmas que se destacam pela abundância na crosta terrestre: os basálticos- gerados em grandes volumes pela fusão de rochas constituintes do manto- os peridotitos, constituídos por minerais ferro-magnesianos; os magmas graníticos estão geralmente associados à fusão de partes profundas da crosta continental, enriquecida em sílica. 
Consolidação do magma-inicialmente ele encontra-se em temperaturas elevadas, com todos os componentes dissolvidos. Quando ele se instala em porções superiores e mais frias da crosta ele perde calor para as encaixantes e sua temperatura diminui gradativamente. Quando a temperatura atinge um valor crítico, inicia-se a cristalização magmática, isto é, formam-se minúsculos núcleos de cristais que crescerão para constituir os minerais da rocha ígnea.
2) Rochas metamórficas- Metamorfismo significa mudança de forma. Rochas metamórficas são rochas que sofreram uma mudança na sua forma geral seja textural ou mineralógica, a rocha é transformada em outra rocha, com características distintas daquelas que ela apresentava antes do metamorfismo.Estas modificações, que ocorrem geralmente de forma combinada, implicam mudanças na estrutura, textura, composição mineralógica ou mesmo composição química. Tem-se dois tipos de metamorfismo- um delimitado por processos de baixa temperatura, até aproximadamente 250oC e outro caracterizado pelo início da fusão de rochas a altas temperaturas.
	Os principais parâmetros físicos envolvidos no metamorfismo são a temperatura e a pressão. Com o aumento da temperatura a textura sedimentar clástica de um arenito poroso é recristalizada e desaparecem os espaços vazios entre os grãos.
	Algumas rochas metamórficas
-Ardósia- rocha metassedimentar de granulação muito fina, com clivagem ardosiana reconhecida pelo brilho das micas.
-Xistos- com o aumento do grau metamórfico formam-se os micaxistos, com muscovita e outras micas em palhetas bem visíveis e orientadas.
-Gnaisses- podem se originar do metamorfismo de rochas graníticas ou ainda do metamorfismo progressivo de micaxistos.
-Quartzitos- originados do metamorfismo de arenitos, são constituídos por quartzo.
-Mármores- originados de calcários, constituem-se de carbonatos e podem ser bandados ou maciços.
Estrutura das rochas metamórficas
Metamorfismo nas zonas de subducção
Pressão dirigida originando rocha metamórfica e reorientação dos minerais na mesma
Transformação de rochas magmáticas e sedimentares em metamórficas
3) Rochas sedimentares- Para entender a origem das rochas sedimentares, torna-se necessários compreender, de maneira simplificada, o fenômeno geológico denominado intemperismo.
Intemperismo- fenômeno geológico exógeno ou externo, atua na destruição mecânica e química das rochas e materiais da crosta, fazendo com haja uma decomposição desse material que será removido pela água, vento e depositado em outro lugar. Esse processo é responsável pela modelagem do relevo terrestre como o rebaixamento de uma montanha e acréscimo de materiais em outras regiões do planeta.
Assim, a história sedimentar não termina na deposição, pois uma vez depositado o material sedimentar ele passa a responder às condições de um novo ambiente-o de soterramento. Esse conjunto de novas condições denomina-se diagênese, é uma transformação em adaptação a novas condições físicas (pressão, temperatura) e químicas (pH, pressão da água etc). 
	Na diagênese pode ocorrer:
a dissolução de minerais suscetíveis ao caráter químico da água intersticial;
a cimentação, que é a precipitação química de minerais e ela possibilita uma maior união/ligação dos grãos. Esse cimento pode se carbonático, silicoso, férrico ou ferroso
recristalização- designa a modificação da mineralogia e textura cristalina pela ação de soluções intersticiais durante o soterramento.Não ocorre mudança essencial de composição mas apenas de estrutura cristalina.
As rochas sedimentares podem classificar-se em três classes: 
Rochas sedimentares fragmentárias ou clásticas
Rochas sedimentares químicas 
Rochas sedimentares orgânicas
Rochas Fragmentárias ou Clásticas- são aquelas formadas de partículas ou grãos minerais. Podem ser inconsolidadas, quando os grãos não tem aderência entre si e consolidadas, quando as partículas estão cimentadas umas com as outras, formando uma rocha dura e coesa.
Entre as partículas encontradas temos:
Blocos- pedaços de rochas > 200 mm de diâmetro
	Matacões- pedaços de rocha com diâmetro entre 20-200 mm
	Seixo ou cascalho- fragmentos de rocha com diâmetro entre 2 e 20 mm
	Areia- grãos de tamanhos entre 2 e 0,02 mm. Pode se dividir em areia grossa, média, fina e muito fina.
	Silte- partículas muito pequenas que variam de 0,02mm a 0,002mm de tamanho.
	Argila- partícula semelhantes a lâminas, com tamanho inferior a 0,002 mm.
Entre as rochas clásticas tem-se o arenito e o arcósio.
Esse arranjo entre areia e a fração fina (silte e argila) condiciona características importantes do material como a permeabilidade, uma vez que as relações entre eles determinam como se comportam os poros da rocha.
A porosidade primária, o outro componente, refere-se ao volume, geometria e distribuição de poros que o agregado tinha no momento da deposição. Essa porosidade pode sofrer alterações decorrentes da compactação do material.
Rochas químicas- são aquelas originadas da precipitação de substâncias em solução. Por constituírem precipitação de material é constituída de cristais, que podem ser visíveis ou não à vista. Elas podem ser:
-Carbonáticas- representadas pelos calcários e dolomitos
-Ferríferas- representadas pelo itabirito (comum em Minas Gerais, no Quadrilátero Ferrífero) e cangas e concreções limoníticas (que formam uma camada contínua, dura, de cor vermelho-ferrugem, são muito utilizadas como material de base de pavimento asfálticos de rodovias)
-Salinas químicas- resultante das precipitações de sais em mares fechados (evaporação supera a precipitação)- representadas pela gipsita, sal-gema, siltia, carnalita.
Rochas orgânicas combustíveis- rochas que contém alto teor de material combustível, de origem orgânica, seja vegetal ou animal. São rochas da maior importância, devido á sua utilização no mundo atual.
Turfa- origina-se da decomposição principalmente de material vegetal. É uma rocha escura, preta a cinza, muito leve, de aspecto terroso.
Carvão mineral- rochas onde a concentração de carbono permite sua utilização como combustível fóssil. É uma rocha negra brilhante, muito leve, pode sujar as mãos.
Folhelho betuminoso- também denominado xisto betuminoso, são rochas escuras. Constituem a matriz do petróleo, que nesse caso, não sofreu a migração para rochas porosas como o arenito, onde é possível sua extração.
Importância das rochas e depósitos sedimentares- Alguns desses materiais encontram-se presentes na vida do homem desde há muito tempo: o giz, obtido de rochas calcárias finas, na caulinita (argila) usada para clarear o papel,nas argilas utilizadas em cerâmicas, inclusive com o emprego de algumas cerâmicas especiais com propriedades de condutividade e densidade que permitem sua utilização na indústria eletrônica, engenharia aeronáutica e construção civil ; os arenitos e calcários utilizados como pedra de revestimento; a areia na construção civil e outros.
Processo de compactação e cimentação dos grãos nas rochas sedimentares
Rochas sedimentares clásticas
CICLO DAS ROCHAS
BOM ESTUDO!!!!
Diamante bruto e lapidado
Rocha sedimentar quimica
Grand Canyon- arenitos-EUA
Mina de calcário- NE Brasil
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