Materiais Terrestres - aula 01 - introdução

Prévia do material em texto

MATERIAIS TERRESTRES
Prof. Dra. Elisa Soares Rocha Barbosa
IESA/UFG
Curso: Ciências Ambientais – 2/2013
Plano de Ensino
Disciplina:
Materiais Terrestres
Horário:
Turma A - Qua 14:00-15:50
Turma A - Sex 14:00-15:50
Turma B - Qua 16:00-17:50
Turma B - Sex 14:00-15:50
Carga Horária:
64 h
Professor responsável:
Elisa Soares Rocha Barbosa
Ano/Semestre Letivo:
2013/2
Núcleo:
Comum
Plano de Ensino
Ementa:
• Os minerais e sua classificação. Os minerais formadores das 
rochas: propriedades físicas e químicas. Rochas ígneas. Rochas 
sedimentares. Rochas metamórficas. O ciclo das rochas. 
Características geotécnicas das rochas.
Objetivos:
• Capacitar o aluno a reconhecer e classificar minerais e rochas a 
partir de suas propriedades físicas e químicas, e relacioná-los a 
aplicações cotidianas.
Plano de Ensino
Conteúdo programático:
PRINCÍPIOS DE CRISTALOGRAFIA E CRISTALOQUÍMICA
• Simetria externa: eixos, planos, pontos de simetria.
• Sistemas cristalinos: triclínico, monoclínico, ortorrômbico, 
tetragonal, hexagonal e isométrico.
• Ligações químicas: iônica, covalente, metálica, forças de van der 
waals.
• Raio atômico, raio iônico, raio covalente, número de 
coordenação, valência eletostática.
• Variações químicas dos minerais: isomorfismo, polimorfismo, 
pseudomorfismo, soluções sólidas, exsolução.
Plano de Ensino
Conteúdo programático:
MINERAIS
• Definições.
• Propriedades Físicas dos minerais: hábito, brilho, cor, dureza, 
clivagem, partição, fratura, tenacidade, densidade específica, 
magnetismo, radioatividade, piezoeletricidade, luminescência, 
fosforecência, fluorescência.
• Classificação química dos minerais: elementos nativos, sulfetos, 
sulfossais, óxidos, hidróxidos, halogenetos, carbonatos, nitratos, 
boratos, fosfatos, arseniatos, vanadatos, sulfatos, tungstatos, 
silicatos.
Plano de Ensino
Conteúdo programático:
CLASSES DE MINERAIS
• Halogenetos, elementos nativos, carbonatos, sulfatos e fosfatos: 
classificação, estruturas, química mineral e identificação.
• Sulfetos, sulfossais, óxidos e hidróxidos: classificação, estruturas, 
química mineral e identificação.
• Silicatos - divisão: nesossilicatos, sorossilicatos, ciclossilicatos, 
inossilicatos de cadeia simples, inossilicatos de cadeia dupla, 
filossilicatos e tectossilicatos.
• Silicatos: classificação, estruturas, química mineral e identificação.
• Minerais de alteração: estruturas, química mineral e identificação.
Plano de Ensino
Conteúdo programático:
ROCHAS ÍGNEAS
• Conceitos, origem e composição das rochas ígneas.
• Tipos de rochas ígneas: plutônicas e vulcânicas.
• Sistemática de identificação e classificação de rochas ígneas.
• Decomposição e usos de rochas ígneas.
• Características geotécnicas de rochas ígneas.
Plano de Ensino
Conteúdo programático:
ROCHAS SEDIMENTARES
• Conceitos, origem e composição das rochas sedimentares.
• Tipos de rochas sedimentares: clásticas, químicas e biogênicas.
• Sistemática de identificação e classificação de rochas 
sedimentares.
• Decomposição e usos de rochas sedimentares.
• Características geotécnicas de rochas sedimentares.
Plano de Ensino
Conteúdo programático:
ROCHAS METAMÓRFICAS
• Conceitos, origem e composição das rochas metamórficas.
• Texturas de rochas metamórficas: xisto, gnaisse e migmatito.
• Sistemática de identificação e classificação de rochas 
metamórficas.
• Decomposição e usos de rochas metamórficas.
• Características geotécnicas de rochas metamórficas.
Plano de Ensino
Metodologia:
• Aulas expositivas, identificação de minerais e rochas em aulas 
práticas, resolução de estudos dirigidos e aplicação do conteúdo 
ministrado em sala de aula em trabalhos de campo:
– 29/11 a 01/12 – Goiânia/Crixás/Goiânia (???)
– 11/12 – Goiânia/Brasília/Goiânia BR-060
Plano de Ensino
Verificações de Aprendizagem e Atribuição de Menções:
• A avaliação será feita por meio da média aritmética simples de 
três itens: duas provas teórico-práticas, de caráter cumulativo, e 
avaliação do material escrito na caderneta de campo durante 
essa visita. Apenas serão dadas provas de reposição para os 
casos excepcionais previstos no Regimento da UFG. Será 
aprovado na disciplina o aluno que obtiver média final igual ou 
superior a 5,0 (cinco)* e freqüência igual ou superior a 75%* da 
carga horária da disciplina.
Bibliografia Básica
Plano de Ensino
Datas importantes:
• Até 30/08 – aulas teóricas introdutórias
• A partir de 04/09 – tendência: práticas nas quartas, teóricas na sextas 
• 23/10 - 1ª avaliação teórico-prática
• 18/12 - 2ª avaliação teórico-prática
• Não haverá aula:
– 11/10 – compromisso
– 16/10 – CONPEEX
– 18/10 – Semanas acadêmicas
– 15/11 - Feriado
MATERIAIS TERRESTRES
Prof. Dra. Elisa Soares Rocha Barbosa
IESA/UFG
Curso: Ciências Ambientais – 2/2013
Introdução
Mineralogia:
• Estudo de substâncias sólidas que ocorrem naturalmente, e constituem 
porções sólidas do universo.
• Minerais são produtos de complexos processos que ocorrem na Terra e 
nos planetas, em um grande intervalo de temperatura e pressão, e sendo 
assim, os minerais constituem uma chave para o entendimento da origem 
e evolução da Terra e dos planetas. 
• Os minerais também compõem a matéria prima na qual muito o 
desenvolvimento tecnológico da sociedade está baseado.
O ESTUDO DOS MINERAIS COMO PARTE DAS 
GEOCIÊNCIAS 
• A mineralogia – estudo e compreensão das substâncias sólidas geralmente 
inorgânicas chamadas minerais – é a peça-chave de um currículo em 
geociências. 
• As geociências constituem um amplo campo, que compreende o 
entendimento da origem, evolução e comportamento da Terra, além de 
também estar relacionada à posição da Terra no sistema solar e no 
universo.
• A Terra e seus planetas vizinhos são feitos de materiais sólidos chamados 
rochas, os quais geralmente consistem de agregados de um ou mais 
minerais. O estudo dos minerais constituintes das rochas – sua química, 
estrutura atômica, propriedades físicas, reações químicas que os criaram 
ou a combinação contribuições científicas – tem contribuído em muitos 
aspectos as geociências. 
O ESTUDO DOS MINERAIS COMO PARTE DAS 
GEOCIÊNCIAS
• EXEMPLO:
• Geofísica – estudo da 
física da Terra, 
enfatizando sua 
natureza física e 
dinâmica. Em conjunto 
com os geofísicos, os 
mineralogistas tem 
estudado o 
comportamento dos 
minerais produzidos 
experimentalmente, 
em condições de altas 
pressões e 
temperaturas, e nos 
revelou novos aspectos 
sobre a composição e 
comportamento do 
núcleo e do manto da 
Terra.
MINERALOGIA 
• Consiste no estudo de substâncias sólidas inorgânicas que 
ocorrem naturalmente, chamadas minerais. Estes podem ser 
originados na Terra e em outros planetas, e está intimamente 
associado à química inorgânica, mas na mineralogia o foco é 
especificamente substâncias sólidas que ocorrem 
naturalmente.
• A mineralogia compreende 5 subdisciplinas:
SUBDISCIPLINAS DA MINERALOGIA
• - Mineralogia descritiva – envolve a medida e identificação de parâmetros 
físicos que auxiliam a identificar e descrever um específico mineral. 
Algumas feições de um mineral podem ser avaliadas em amostras de mão 
(e.g. forma, dureza, cor). Outros critérios mais objetivos, como as 
propriedades óticas e estrutura química, requerem técnicas e 
equipamentos especializados, como um microscópio petrográfico e um 
difratômetro de raios-x, respectivamente. 
SUBDISCIPLINAS DA MINERALOGIA
• - Cristalografia – esse ramo da ciência é extremamente amplo. Até o 
descobrimento da radiação-x, a cristalografia era restrita principalmente à 
forma geométrica, simetria externa, e propriedades óticas dos minerais.Desde 1912 a ênfase da cristalografia tem sido a investigação da estrutura 
interna de materiais cristalinos, de origem orgânica e inorgânica. 
SUBDISCIPLINAS DA MINERALOGIA
• - Química mineral – O campo da química mineral está relacionado à 
composição química, estrutura interna e propriedades físicas de 
materiais cristalinos. Um mineral específico é definido com base na sua 
estrutura cristalina, composição química e propriedades físicas 
relacionadas. Em muitos grupos de minerais, o padrão geral da 
estrutura é constante, onde a composição química de cada grupo é 
altamente variável. A determinação do tipo de estrutura, arranjo de 
ligações atômicas, e mudanças relativas às propriedades físicas de uma 
substância cristalina são domínio da química mineral. 
SUBDISCIPLINAS DA MINERALOGIA
• - Classificação – Existem aproximadamente 3800 espécies de minerais, e 
cada uma tem um nome distinto. Para fazer sentido as divergências 
químicas e estruturais representadas por esses minerais, é necessário 
classificá-los de acordo com um esquema cristaloquímico racional. Ou 
seja, primeiro os minerais são classificados de acordo com seu grupo 
aniônico (sulfetos, óxidos, carbonatos). Segundo, em grupos de muitas 
espécies e estruturas complexas, como o grupo dos silicatos, e ainda, 
subclassificações são feitas, principalmente com base em arranjos 
estruturais atômicos (como diferentes arranjos dos tetraedros de sílica). 
SUBDISCIPLINAS DA MINERALOGIA
• Classificação
SUBDISCIPLINAS DA MINERALOGIA
• - Ocorrência geológica – termo sinônimo comum – paragênese. A 
paragênese se refere à associação característica ou ocorrência de um 
mineral ou assembléia mineral, em um ambiente geológico bem definido. 
Por exemplo, uma paragênese comum para o sulfeto esfalerita (ZnS) está 
ligada a depósitos de minérios de origem hidrotermal; granada, um 
silicato de química complexa, está associado pricipalmente a rochas ricas 
em alumínio que são produtos de metamorfismo regional. 
SUBDISCIPLINAS DA MINERALOGIA
• - Ocorrência geológica
IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DE MINERAIS 
• Desde o início dos tempos, os minerais tem sido essenciais 
para a manutenção da vida humana, e a cada século 
sucessivo, estes tem se tornado cada vez mais importantes.
• hoje dependemos dos minerais de incontáveis maneiras –
desde a construção de edifícios, passando pelo tempero da 
comida, até a manufatura de computadores. A civilização 
moderna depende e precisa do uso dos minerais. 
IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DE MINERAIS 
• Poucos minerais como o talco, asbesto, e enxofre são usados 
essencialmente como ocorrem naturalmente, mas a maioria é 
primeiramente processada para a obtenção de um material utilizável na 
indústria. 
• Alguns desses produtos incluem tijolos, vidro, cimento, gesso e um grande 
número de metais, desde o ferro até o ouro. 
• Minérios metálicos e minerais industriais são extraídos em todos os 
continentes, independentemente dos minerais específicos estarem 
concentrados suficientemente para serem economicamente extraídos. 
IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DE MINERAIS 
De acordo com a revista Geotimes (1989, v. 34, p.19), a cada ano, todo 
americano consome, em média:
– - 360 kg de chumbo (principalmente para baterias de carro, solda, e 
componentes eletrônicos);
IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DE MINERAIS 
De acordo com a revista Geotimes (1989, v. 34, p.19), a cada ano, todo 
americano consome, em média:
– - 340 kg de zinco (como liga no cobre para fazer latão, como superfície 
protetora no aço, e como componente químico em borrachas e tintas);
IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DE MINERAIS 
De acordo com a revista Geotimes (1989, v. 34, p.19), a cada ano, todo 
americano consome, em média:
– - 680 kg de cobre (muito usado em motores elétricos, geradores, 
equipamentos de comunicação e fiação);
IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DE MINERAIS 
De acordo com a revista Geotimes (1989, v. 34, p.19), a cada ano, todo 
americano consome, em média:
– - 1600 kg de alumínio (para todo tipo de coisas, como latas, cadeiras, e 
fabricação de aviões);
IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DE MINERAIS 
De acordo com a revista Geotimes (1989, v. 34, p.19), a cada ano, todo 
americano consome, em média:
– - 14800 kg de ferro (utensílios culinários, automóveis, barcos e 
construção civil);
IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DE MINERAIS 
De acordo com a revista Geotimes (1989, v. 34, p.19), a cada ano, todo 
americano consome, em média:
– - 12800 kg de sal (para preparo de alimentos, degelo de estradas e 
detergentes).
IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DE MINERAIS 
O estudo da localização, origem, tamanho e classe de depósitos
de minerais e metais é domínio da geologia econômica, mas o
conhecimento da química, ocorrência e propriedades físicas é
básico para chegar à geologia econômica.
NOME DOS MINERAIS
• Os minerais em sua maioria são classificados com base na presença de 
componentes químicos maiores (grupo aniônico) em óxidos, sulfetos, 
silicatos, carbonatos e fosfatos), de uma maneira conveniente, pois a 
maioria dos minerais contêm um maior ânion. 
• No entanto, o nome do mineral não está ligado a um esquema químico 
lógico.
• Minerais podem ter seus nomes criados com base nas suas propriedades 
físicas ou químicas, ou podem receber seus nomes baseados em uma 
localidade, uma figura pública, um mineralogista, ou quase qualquer outra 
referência considerada apropriada. 
• Alguns exemplos de nomes de minerais e suas derivações são: 
NOME DOS MINERAIS
• - Albita (NaAlSi3O8) – do
latim albus (branco), uma
alusão a sua cor;
NOME DOS MINERAIS
• - Rodonita (MnSiO3) – do grego rhodon (rosa), uma alusão a
sua cor rosa característica;
NOME DOS MINERAIS
• - Cromita (FeCr2O4) – devido a presença de uma
grande quantidade de cromo no mineral;
NOME DOS MINERAIS
• - Magnetita (Fe3O4) – devido a suas propriedades
magnéticas;
NOME DOS MINERAIS
• - Franklinita (ZnFe2O4) – devido a localidade, Franklin (New
Jersey, EUA), onde essa ocorre como mineral dominante de
zinco;
NOME DOS MINERAIS
• - Sillimanita (Al2SiO5) – em homenagem ao
professor Benjamin Silliman, da universidade
de Yale (1779-1864).
NOME DOS MINERAIS
• Um comitê internacional, a Comissão de Novos Minerais e Novos Nomes 
de Minerais da Associação Mineralógica Internacional, revisa todas as 
novas descrições de minerais e julga apropriadamente os novos minerais, 
assim como a caracterização científica de novas espécies minerais 
descobertas.
Referência:
• Klein, C., Dutrow, B. Manual of Mineral Science (Manual of Mineralogy). IE Wiley. 
23 ed. 2007. 716p.