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AULA 4 Minerais e Rochas (Cap. 3) Minerais e Rochas - conceito - origem dos minerais - propriedades dos minerais - tipos de rochas - ciclo das rochas Aula 4 1. IMPORTÂNCIA - minerais estão presentes nas estruturas da Terra O planeta Terra: formado por rochas que são compostas por minerais Os minerais e seus derivados químicos estão presentes em toda parte - Caminhamos sobre eles - Usamos como ornamentos - Escovamos nossos dentes (abrasivos) - Trazem nossa eletricidade - Fornecem os materiais para a construção de nossas casas - Sem eles não teríamos como viver ou sustentar nosso sistema econômico. DEFINIÇÃO - MINERAL - Sólido (exceção do mercúrio nativo) - Ocorrência natural - Arranjo atômico altamente ordenado (característico do estado sólido) - Composição química homogênea e definida (mas não necessariamente fixa) - Usualmente formada por processos inorgânicos. (também por processos biogênicos: aragonita, calcita, hidroxiapatita) Elemento Crosta Terra inteira Oxigênio 46.3 % 29.5% Silício 28.2% 15.2% Alumínio 8.2% 1.1% Ferro 5.6% 34.6% Cálcio 4.1% 1.1% Sódio 2.4% 0.6% Potássio 2.1% 0.1% Magnésio 2.3% 12.7% Titânio 0.5% 0.1% Niquel traço 2.4% outros traço 2.6% Abundância de Elementos (%) 99,2% Quando um mineral cristaliza, os átomos ou íons agrupam-se em proporções adequadas para formar uma estrutura cristalina, que é um arranjo tridimensional ordenado no qual a configuração básica repete-se em todas as direções. Origem dos Minerais 1. Cristalização a partir do magma 2. Precipitação a partir de solução 3. Cristalização no estado sólido 1. Cristalização a partir do magma Rochas ígneas intrusivas Rochas ígneas extrusivas gabro riólito basalto granito diorito andesito T = 1000 °C Comp. = A T = 900 °C Mineral azul Comp. = B T = 800 °C Mineral verde Comp. = C T = 700 °C Mineral amarelo Comp. = D T = 600 °C Mineral laranja Comp. = E Evolução da composição do magma e formação de minerais Cristalização Fracionada Processo onde os minerais formados a partir do resfriamento do magma são segregados do líquido remanescente. Séries de Reação de Bowen Sequência experimental de cristalização de minerais a partir do resfriamento gradual do magma máfico (basáltico) Bowen sabia que os plagioclásios que se cristalizam nos magmas basálticos eram ricos em cálcio (anortita). Por outro lado, plagioclásios formados a partir de magma riolítico, eram comumente ricos em sódio (albita). Bowen identificou uma sequência de reações entre esses cristais e chamou de série de reação contínua. Série contínua Quando o basalto esfria, um dos primeiros minerais a se formar é a olivina. Olivina contém cerca de 40% de SiO2. O magma basáltico contém 50% SiO2. A cristalização da olivina deixará o líquido residual um pouco mais rico em sílica, por retirar outros íons da mistura. A medida que a temperatura diminui, a olivina sólida reage com a sílica na fusão para formar um mineral mais rico em sílica, piroxênio. O piroxênio, por sua vez, pode reagir para formar o anfibólio. O anfibólio pode reagir para formar a biotita. Essa série de reações é conhecida como série descontínua. Série descontínua Piroxênio (augita) Olivina anfibólio biotita Feldspato-K quartzo Plagioclásio - Ca muscovita Plagioclásio - Na Processo importante na formação das rochas sedimentares químicas. Responsável pela precipitação de minerais a partir da evaporação de salmouras. 2. Precipitação de sais com a evaporação de uma solução Evaporitos Evaporação até 70% da água - não há cristalização Evaporação superior a 78% - precipitação de carbonato de cálcio e mais tarde sulfato de cálcio. Evaporação superior a 90% - precipitação do cloreto de sódio Evaporação superior a 95% - precipitação de cloreto e sulfato de magnésio, cloreto de potássio e brometo de sódio (que pode dar um sabor amargo). Assim, é possível controlar os processos de cristalização e obter apenas cloreto de sódio de alta pureza. Calcita – CaCO3 Silvita (KCl) NaCl Sal no Vale da Morte Calcário CaCO3 3. Cristalização no estado sólido Os materiais cristalizados podem tornar-se instáveis e se recristalizar em nova estrutura cristalina mais estável, sem haver fusão do mineral inicial, por modificações nas condições de pressão e/ou temperatura granada METAMORFISMO Polimorfos Minerais com mesma composição química, mas com estrutura cristalina diferente. Ex: grafita e diamante • Até o momento foram reconhecidos cerca de 3.500 minerais na Terra. • Os grupos de minerais formadores de rochas mais comuns são: Silicatos - Si, O combinado a outros cátions Carbonatos - Ca, Mg e CO3 Óxidos - O2− e cátions metálicos Sulfetos - S2− e cátions metalicos Sulfatos - (SO4) 2− e cátions metalicos Óxidos Hematita Fe2O3 Magnetita Fe3O4 Espinélio MgAl2O4 Sulfetos Pirite FeS2 Sulfatos Gipso CaSO4 • 2H2O Anidrite (gipsita) CaSO4 Gruta dos cristais gigantes de gipso na Mina de Naica no México Gruta dos cristais gigantes de gipso na Mina de Naica no México gipso Silicatos – grupo mais importante (> 90% da crosta) Quartzo Plagioclásios Feldspato-K Micas Anfibólios Piroxênios Identificação dos Minerais a partir das propriedades físicas Dureza Clivagem Fratura Brilho Cor Densidade Hábito cristalino ESCALA DE DUREZA DE MOHS Escala de Dureza de Mohs Es ca la d e D u re za V e rd ad e ir a 1- talco 9- coríndon 8- topázio 4- fluorita 10- diamante 7- quartzo 5- apatita 3- calcita 2- gipso 6- feldspato Mg3Si4O10(OH)2 CaSO4.2H2O CaCO3 CaF2 Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) K(AlSi3O8) SiO2 Al2SiO4(F,OH)2 Al2O3 C CLIVAGEM A qualidade da clivagem se refere à facilidade em que um mineral se quebra e à perfeição da superfície quebrada. FRATURA É a forma como o mineral se quebra quando não apresenta planos de clivagem ou se parte em superfícies diferentes dos planos de clivagem. Ex: fratura conchoidal do quartzo BRILHO • Não metálico vítreo adamantino resinoso perláceo terroso especular sedoso Quartzo Resulta da absorção seletiva da luz O principal é a composição química (elementos químicos de transição: Fe, Cu, Ni, Cr, V...) Alguns elementos podem dar um forte efeito na cor mesmo em pequenas quantidades por substituição iônica COR TRAÇO É a cor do pó do mineral Risca-se o mineral numa placa de porcelana Porcelana tem dureza 6 a 7. Minerais com dureza > 7, o traço resultante não é do mineral, mas sim da porcelana HÁBITO Forma geral de um mineral, incluindo irregularidades devido ao crescimento. • acicular • tabular • lamelar ou laminar • colunar ou prismático • fibroso • cúbico • octaédrico • botrioidal • radiado • etc. Hábito Octaédrico Hábito Cúbico Hábito Romboédrico Hábito Fibroso Hábito Prismático Hábito BotroidalHábito Acicular Hábito Radiado Hábito tabular Hábito lamelar DENSIDADE RELATIVA • Indica quantas vezes certo volume do mineral é mais pesado que o mesmo volume de água • Minerais formadores de rocha oscila entre 2,5 a 3,3 1. Pesa-se o mineral homogêneo e puro no ar (Wa). 2. Em seguida, mergulha-se o mineral em água e pesa-se novamente (Ww) utilizando a balança de Jolly (esse valor é menor e o mineral irá boiar devido à força equivalente do peso da água deslocada). 3. Calcula-se a densidade relativa: d= Wa/(Wa-Ww) ROCHAS Unidades formadoras da crosta terrestre; Produtos consolidados, resultantes da união natural de minerais; A sua classificação baseia-se na observação da textura, estrutura e composição mineralógica. Existem critérios específicos para a classificação descritiva e genética. CLASSIFICAÇÃO Consiste em reunir objetos que possuam propriedades ou características em comum. Logo, existem várias maneiras de se classificar os materiais No caso das rochas Classificação Genética As classes genéticas de rochas 1. ROCHAS ÍGNEAS ou MAGMÁTICAS 2. ROCHAS SEDIMENTARES 3. ROCHAS METAMORFICAS Existe uma relação entre essas rochas CICLO DAS ROCHAS Três tipos de Rochas Rochas Ígneas Rochas formadas pela solidificação do magma Rocha ígnea extrusiva (lava) Rocha ígnea intrusiva Basalto Granito Rochas formadas pela consolidação de pedaços de rochas pré- existentes. Precipitação química a partir de solução Rochas Sedimentares Rochas Metamórficas Rochas formadas pela transformação no estado sólido de rochas previamente existentes evido ao aumento de temperatura e pressão. 60 Solo e rocha alterada Rocha sã Superfície do terreno Afloramento Ciclo das rochas: interação dos sistemas da tectônica de placas e do clima ATIVIDADE 1) Em quais ambientes distintos os minerais podem ser formar? Dê um exemplo de mineral formado nesses ambientes. 2) Qual a diferença entre a série contínua e descontínua de Bowen? 3) Substâncias sólidas naturais como o âmbar e o vidro vulcânico podem ser considerados minerais? Por quê? 4) Que propriedade física pode estar diretamente associada aos tipos de ligações químicas? E à composição química? Justifique. 5) Explique o ciclo das rochas.
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