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1 INOSSILICATOS Inossilicatos são os silicatos com os tetraedros (SiO4) -4 estruturados em cadeia que estendem- se indefinidamente na direção do eixo c e são interligadas por ligação iônica através de cátions X e/ou Y. As posições X são normalmente ocupadas por cátions relativamente grandes, de carga fraca (mono ou bivalentes) e coordenação elevada (NCX = 8), como o Na + e o Ca +2 e o Li + , enquanto que as posições Y são normalmente ocupadas por cátions menores (raios iônicos médios), de carga mais elevada (bi a tetravalente) e coordenação mais baixa (NCY = 6), como o Mg +2 , Fe +2 , Fe +3 , Mn +2 , Mn +3 , Al +3 e Ti +4 . Existem dois tipos de cadeia: 1- Cadeia simples, na qual cada tetraedro (SiO4) -4 possui 2 oxigênios compartilhados (GP = 2) e relação Si : O = 1 : 3. É a estrutura característica dos minerais do grupo dos piroxênios. 2- Cadeia dupla, na qual metade dos tetraedros (SiO4) -4 compartilham 3 oxigênios (GP = 3) e a outra metade compartilha somente 2 (GP = 2). É a estrutura característica dos minerais do grupo dos anfibólios. GRUPO DOS PIROXÊNIOS São os inossilicatos de cadeia simples cuja fórmula geral é XY(Si2O6). Os piroxênios são normalmente monoclínicos (clinopiroxênios) quando as posições X e Y são ocupadas por cátions grandes e médios, respectivamente que é a situação mais frequente. Entretanto, quando somente as posições Y são ocupadas por cátions médios, resulta uma estrutura ortorrômbica (ortopiroxênios), sem cátions X. Mais raramente podem ocorrer piroxênios somente com cátions X (grandes), o que pode resultar em piroxênios triclínicos, sem cátions Y. Ortopiroxênios: Os principais ortopiroxênios são da série enstatitaferrossilita com a fórmula geral (Mg,Fe)SiO3 que cristaliza no sistema ortorrômbico (Z = 16) e forma uma série continua com substituição iônica completa entre magnésio e ferro bivalente. Cadeia simples GP = 2 Si : O = 1 : 3 Ex. Grupo dos Piroxênios Cadeia dupla: GP = 2 e 3, Si : O = 4 : 11 Ex. Grupo dos Anfibólios Seção basal das cadeias em forma trapezoidal Fs0,7En0,3 (Fe0,7Mg0,3)SiO3 2 Os ortopiroxênios são minerais essenciais nas rochas ultramáficas e um componente importante em algumas rochas máficas. Os ortopiroxênios Ocorrem também nas rochas metamórficas de alto grau (fácies granulito), como os charnockitos. Clinopiroxênios: São os piroxênios mais abundantes. Existem 4 grupos de clinopiroxênios seguintes: 1- Clinopiroxênios pobres em cálcio; 2- Clinopiroxênios de cálcio; 3- Clinopiroxênios alcalinos e 4- Clinopiroxênios de cálcio e sódio. Os clinopiroxênios pobres em cálcio formam uma série contínua polimorfa aos ortopiroxênios, de temperatura mais baixa, denominada clinoenstatitaclinoferrossilita (Mg,Fe)SiO3 , não sendo porém comum nas rochas terrestres. Os clinopiroxênios de cálcio são mais abundantes, compreendendo 3 séries seguintes: diopsídiohedenbergita, augitaferroaugita e pigeonita Série DiopsídioHedenbergita: Ca(Mg,Fe)Si2O6 (monoclínico, Z = 4). Forma uma série contínua, com substituição iônica completa entre magnésio e ferro bivalente. Existe também uma outra série menos importante, denominada hedenbergitaJohannsenita, com substituição iônica entre Fe +2 e Mn +2 , com a fórmula geral Ca(Fe,Mn)Si2O6. Minerais destas séries podem ocorrer como acessórios nas rochas ígneas máficas, especialmente em rochas alcalinas. Ocorrem também em rochas metamórficas, especialmente em rochas cálcio-silicatadas formadas por metamorfismo de contato. Estrutura cristalina dos ortopiroxênios (enstatita), mostrando as cadeias simples (Si2O6) -4 na direção do eixo c e os cátions X e Y ocupados pelo Mg e Fe +2 em coordenação 6 com os oxigênios (a). Cristais de enstatita (b) e hiperstênio (c). aa ab ac 3 Série augitaferroaugita: são os piroxênios mais comuns. É um clinopiroxênio de cálcio (monoclínico, Z = 4) com composição química complexa. Além do Mg e Fe +2 , pode conter na posição Y o Al, Mn +2 , Fe +3 e Ti +4 . Os cátions tri e tetravalentes (Fe +3 e Ti +4 ) entram, de maneira acoplada, para reequilibrar as cargas em função da substituição do Si +4 pelo Al +3 nos tetraedros (Si,Al)O4. Fórmula geral: (Ca,Mg,Fe +2 )(Mg,Fe +2 ,Al,Mn,Fe +3 ,Ti +4 )(Si,Al)2O6. As augitas são minerais essenciais nas rochas ígneas máficas (como basaltos e gabros) e um componente importante nas rochas ultramáficas. Pigeonita: é um clinopiroxênio de cálcio (monoclínico, Z = 4). O cálcio entra na posição X juntamente com Mg e Fe +2 , sendo, porém, a proporção destes dois elementos maior que a do cálcio (contrário das augitas), resultando na fórmula geral: (Mg,Fe +2 ,Ca)(Mg,Fe +2 )Si2O6. As pigeonitas possuem, portanto, uma composição intermediária entre os piroxênios de magnésio e ferro e os clinopiroxênios de cálcio. A pigeonita ocorre em rochas ígneas félsicas-intermediárias, sobretudo em andesitos e dacitos. Clinopiroxênios alcalinos: são os clinopiroxênios que possuem a posição X ocupada por um metal alcalino (principalmente o Na e, mais raramente, o Li) e a posição Y é ocupada por um cátion trivalente (Al e Fe +3 ). Os clinopiroxênios sódicos são a aegirina NaFe +3 Si2O6 (monoclínico, Z = 4) e a jadeíta NaAlSi2O6 (monoclínico, Z = 4) que ocorrem em rochas alcalinas. O único clinopiroxênio de lítio importante é o espodumênio LiAlSi2O6 (monoclínico, Z = 4) que ocorre em pegmatitos. Estrutura cristalina dos clinopiroxênios (diopsídio), vista na direção do eixo c, mostrando as cadeias simples (Si2O6) -4 paralelas ao eixo c e os cátions X (Ca em azul) e Y (Mg e Fe +2 em vermelho) coordenação 8 e 6 respectivamente com os oxigênios (a). Cristais de hedenbergita (b) e diopsídio (c). aa ab ac Cristais de augita 4 Clinopiroxênios de cálcio e sódio: são os clinopiroxênios que possuem a posição X ocupada pelo cálcio e pelo sódio em substituição iônica acoplada. Para reequilibrar as cargas entram na posição Y, além do Mg e Fe +2 , o Al e o Fe +3 . Existem dois clinopiroxênios importantes neste grupo: a onfacita (Ca,Na)(Mg,Fe +2 ,Fe +3 ,Al)Si2O6 (monoclínico, Z = 4) que possui Fe +3 e Al na posição Y e a aegirinaaugita (monoclínico, Z =4), cujo cátion trivalente na posição Y é somente o Fe +3 (Ca,Na)(Fe +3 ,Fe +2 ,Mg)Si2O6. A onfacita e a aegirinaaugita ocorrem tipicamente em rochas metamórficas de alta pressão, sendo que a onfacita ocorre normalmente em eclogitos e a aegirinaaugita em xistos azuis, como também em rochas alcalinas. Piroxênios triclínicos: São os piroxênios menos abundantes que cristalizam no sistema triclínico, nos quais tanto as posições X como as Y são ocupadas por cátions grandes, principalmente o cálcio. Os principais piroxênios triclínicos são: Wollastonita CaSiO3 (triclínico, Z = 6), Pectolita Ca2NaH(SiO3)3 (triclínico, Z = 2), Rodonita (Mn,Ca,Fe)SiO3 (triclínico, Z = 20) e Bustamita (Mn,Ca,Fe)SiO3 (triclínico, Z = 12). Estes minerais ocorrem em rochas cálciossilicatadas metamorfisadas e skarnitos. A pectolita ocorre também como mineral hidrotermal em cavidades nas rochas basálticas e como mineral primário em algumas rochas alcalinas. A rodonita e a bustamitapossuem estruturas cristalinas diferentes e a bustamita é, normalmrente, mais rica em cálcio, não sendo, portanto, polimorfos. Estes dois minerais ocorrem em rochas calciossilicatadas associadas com depósitos de manganês. ORTOPIROXÊNIOS (OPX) Série Enstatita – Ferrossilita: cátion Y (sem X) (Mg,Fe +2 )SiO3 CLINOPIROXÊNIOS (CPX) 1) CPX pobres em Ca: cátion Y (sem cátion X) Série Clinoenstatita – Clinoferrossilita (Mg,Fe +2 ,Ca)SiO3 2) CPX de Ca: cátions X + cátion Y Série Diopsídio – Hedenbergita Ca(Mg,Fe +2 )Si2O6 Série Augita-Ferroaugita Ca(Mg,Fe +2 ,Fe +3 ,Al,Ti +4 )(Si,Al)2O6 Acoplamento entre cátions X e Z Série pigeonita (Mg,Fe +2 Ca)(Mg,Fe +2 )Si2O6 3) CPX alcalinos: cátion X alcalino + cátion Y Aegirina NaAlSi2O6 Jadeíta NaFe +3 Si2O6 Espodumênio LiAlSi2O6 4) CPX de Ca e Na: cátions X (Ca,Na) + cáton Y. Acoplamento entre X e Y Onfacita (Ca,Na)(Mg,Fe +2 ,Al,Fe +3 )Si2O6 Aegirina-Augita (Ca,Na)(Mg,Fe +2 ,Fe +3 )Si2O6 a b Diagrama triangular de variação composicional dos clinopiroxênios de cálcio (a) e ortopiroxênios (b). 5 GRUPO DOS ANFIBÓLIOS São os inossilicatos de cadeia dupla cuja fórmula geral é X0-3Y7-5Z8O22(OH)2. Existe um certo paralelismo entre as séries de minerais no grupo dos anfibólios e piroxênios. Desse modo, os clinoanfibólios possuem as posições X e Y ocupadas por cátions grandes e médios respectivamente, que é a situação mais freqüente, ao passo que os ortoanfibólios possuem somente cátions Y (médios). Anfibólios triclínicos são muito raros. Ortoanfibólios: Os principais ortoanfibólios são da série da antofilita e da gedrita. Estas duas séries são isoestruturais (ortorrômbico, Z = 4), mas formam duas séries distintas. A antofilita (Mg,Fe +2 )7Si8O22(OH)2 forma uma série descontínua, com substituição iônica limitada entre Mg e Fe +2 , com no máximo 40% de Fe7Si8O22(OH)2. As gedritas, por outro lado, formam uma série descontínua gedritaferrogedrita cuja substituição entre Mg e Fe +2 varia entre 20 e 100% do componente Fe7Si8O22(OH)2 , havendo, portanto, uma superposição das duas séries entre 20 e 40% do componente Fe7Si8O22(OH)2. Entretanto, além da maior quantidade de ferro, as gedritas se diferenciam composicionalmente das antofilitas pela substituição iônica de até 2 silício por 2 Al na posição Z acoplada com a entrada de 2 Al na posição Y ou entrada conjunta de Al (Y) e Na (X), resultando na fórmula geral: (Mg,Fe +2 )5Al2(Si6Al2O22)(OH)2. Os ortoanfibólios não ocorrem em rochas ígneas. Por outro lado, as antofilitas e gedritas ocorrem em diversas rochas metamórficas (fácies anfibolito) e de origem metassomática, bem como nas auréolas de metamorfismo de contato de corpos intermediários e ultramáficos. Cristais de antofilita (a) e cumingtonita (b), ambos com hábito fibroso. Clinoanfibólios: Tal como no grupo dos piroxênios, os anfibólios monoclínicos (clinoanfibólios) são mais abundantes. Entretanto, diferentemente dos piroxênios, onde os clinopiroxênios pobres em cálcio (clinoenstatitaclinoferrossillita) são polimorfos dos ortopiroxênios, os clinoanfibólios pobres em aa ab Al IV Si Mg Fe+2 Mg Si O (OH) 7 8 22 2 Mg Al (Si Al )O (OH) 5 2 6 2 22 2 (Mg,Fe) Al (Si Al )O (OH) 5 2 6 2 22 2 (Mg,Fe) Si O (OH) 7 8 22 2 ( )Ant ( )Ged ( )Feged Antofilita Gedrita Ferrogedrita (M g,F e ) Al +2 Si A l +4 +3 IV IV 6 cálcio formam uma série composicionalmente distinta dos ortoanfibólios, denominada cumingtonitagrunerita (Mg,Fe,Mn)7Si8O22(OH)2 , mais rica em ferro e com manganês. Do mesmo modo que os clinopiroxênios, existem os clinoanfibólios de cálcio, os clinoanfibólios de cálcio e sódio e os clinoanfibólios alcalinos. Cumingtonitagrunerita (Mg,Fe +2 ,Mn)7Si8O22(OH)2 , monoclínico (Z = 2). Na cumingtonita, o componente grunerita (Gr) Fe7Si8O22(OH)2 situa-se entre 30 e 70%, enquanto que a grunerita possui entre 70 e 100% de Gr. O manganês entra principalmente na composição das gruneritas, mas cumingtonitas manganesíferas podem ocorrer. Existe apenas uma pequena faixa de superposição composicional entre a cumingtonita e a antofilita (entre 30 e 40% de Gr), na qual os dois minerais podem ser polimorfos (monoclínico e ortorrômbico), caso a cumingtonita não seja manganesífera. Clinoanfibólios da série cumingtonitagrunerita são raros no ambiente magmático, ocorrendo, porém, em rochas metamórficas da fácies anfibolito. Cumingtonitas ocorrem em anfibolitos derivados de rochas ígneas máficas e intermediárias e Mgcumingtonitas ocorrem, juntamente com antofilitas, em rochas ultramáficas metamorfisadas. As gruneritas ocorreem em formações ferríferas metamorfisadas. Os clinoanfibólios de cálcio compreendem duas séries seguintes: Série tremolitaferroactinolita e as séries das hornblendas. Série tremolitaferroactinolita: forma uma série contínua monoclínica (Z = 2), com substituição iônica completa entre magnésio e ferro bivalente, com a fórmula geral Ca2(Mg,Fe +2 )5Si8O22(OH)2. Minerais da série tremolitaferroactinolita ocorrem tipicamente em rochas metamórficas de baixo a médio grau, como produto tanto de metamorfismo regional (fácies xisto verde a anfibolito) como de contato (hornfels). Tremolita pode formar por metamorfismo termal de dolomitos impuros. Tremolita e actinolita podem formar por metamorfismo regional de rochas ígneas máficas e ultramáficas (xistos verdes e xistos azuis). Ferroactinolitas ocorrem tipicamente em formações ferríferas metamorfisadas. aa ab Mg Si O (OH) 7 8 22 2 (Mg,Fe) Si O (OH) 7 8 22 2 Fe Si O (OH) 7 8 22 2 ( )Ant ( )Gr Antofilita Ortorrômbico MonoclínicoPolimorfos clino e orto Cumingtonita Grunerita 50 70 9010 30 Ca Fe Si O (OH) 2 5 8 22 2 +2 Ca (Mg,Fe ) Si O (OH) 2 5 8 22 2 +2 Ca Mg Si O (OH) 2 5 8 22 2 ( )Tre ( )Feac Tremolita Ferroactinolita 50 70 903010 Tremolita Actinolita 7 Hornblendas: são os anfibólios mais comuns que ocorrem como importante mineral essencial em rochas ígneas e metamórficas. São anfibólios cálcicos ou cácico/sódicos ricos em alumínio, com composições complexas, formando várias séries monoclínicas (Z = 2), com a seguinte fórmula geral: (Na,K)0-1Ca2(Mg,Fe +2 ,Fe +3 ,Al)5Si5,5-7,5Al2,5-0,5O22(OH)2. O Al substitui o Si na posição Z (Al IV ) na proporção de 0,5 a 2,5 átomos por fórmula mínima, mas raramente excede 2 átomos por fórmula. A entrada de Al IV é acoplada com entrada de cátions trivalentes (Al, Fe +3 ) substituindo os cátions bivalentes (Mg, Fe +2 ) na posição Y e/ou com a entrada de cátions alcalinos (Na, K) na posição X, conforme a fórmula geral: (Na,K)zCa2(Mg,Fe +2 )5-y(Al,Fe +3 )y(Si8-xAlx)O22(OH)2 , de tal modo que x = y+ z, ou seja a quantidade de Al IV que substitui o Si na posição Z é igual à quantidade de cátions trivalentes (Al VI , Fe +3 ) que substituem os cátions bivalentes (Mg, Fe +2 ) na posição Y + a quantidade de cátions alcalinos que entram na posição X e, quando o z é zero, x = y O grupo das hornblendas compreende 5 séries ferromagnesianas divididas, de acordo com os cátions X, em dois grupos seguintes: 1) Hornblendas de Ca: o acoplamento é feito principalmente através dos cátions Y, com pouca ou nenhumaparticipação dos cátions X (até 0,5 por fórmula). Desprezando os cátions X, a fórmula geral destas hornblendas seria: Ca2(Mg,Fe +2 )5-x(Al,Fe +3 )x(Si8-xAlx)O22(OH)2. Pode-se distinguir duas séries ferromagnesianas neste grupo. Hornblenda comum: pouco aluminosa, x = 0,5 – 1,5 (série MgHornblenda-FeHorblenda) Composição média: Ca2(Mg,Fe +2 )4(Al,Fe +3 )(Si7Al)O22(OH)2 , ou Na0-0,5Ca2(Mg,Fe +2 )3,5-5,0(Al,Fe +3 )1,5-0,0(Si6,5-7,5Al1,5-0,5)O22(OH)2 Tschermakita: mais aluminosa, x = 1,5 - 2,5 (série Tschermakita-FeTschermakita) Composição média: Ca2(Mg,Fe +2 )3(Al,Fe +3 )2(Si6Al2)O22(OH)2 , ou Na0-0,5Ca2(Mg,Fe +2 )2,5-4,0(Al,Fe +3 )2,5-1,0(Si5,5-6,5Al2,5-1,5)O22(OH)2 2) Hornblendas de Ca e Na: participação dos cátions alcalinos no acoplamento. Pode-se distinguir dois tipos de acoplamento com três séries ferromagneasianas neste grupo. a) Acoplamento principalmente através dos cátions X (Na), com participação menor dos cátions Y trivalentes (até 1,0 por fórmula). Apenas uma série ferromagnesiana pouco aluminosa. Edenita-Ferroedenita (x=0,5-1,5): Composição média NaCa2(Mg,Fe +2 )5(Si7Al)O22(OH)2 , ou Na0,5-1,0Ca2(Mg,Fe +2 )4,0-5,0(Al,Fe +3 )1,0-0,0(Si6,5-7,5Al1,5-0,5)O22(OH)2 b) Acoplamento através dos cátions X e Y: a quantidade de Al IV que substitui o Si (x) é acoplada tanto pela entrada de cátions alcalinos na posição X (principalmente Na) como pela entrada de cátions trivalentes (Al, Fe +3 ) substituindo os cátions bivalentes (Mg, Fe +2 ) na posição Y. Pargasita-Ferropargasita (x=1,5-2,5) com predominância do Al nos cátions Y trivalentes: Compisição média NaCa2(Mg,Fe +2 )4(Al,Fe +3 )(Si6Al2)O22(OH)2 , ou Na0,5-1,0Ca2(Mg,Fe +2 )3,0-4,5(Al,Fe +3 )2,0-0,5(Si5,5-6,5Al2,5-1,5)O22(OH)2 MgHastingsita-Hastingsita (x=1,5-2,5) com predominância do Fe +3 nos cátions Y trivalentes: Composição média NaCa2(Mg,Fe +2 )4(Fe +3 ,Al)(Si6Al2)O22(OH)2 ,ou Na0,5-1,0Ca2(Mg,Fe +2 )3,0-4,5(Fe +3 ,Al)2,0-0,5(Si5,5-6,5Al2,5-1,5)O22(OH)2 Estrutura cristalina da tremolita-actinolita (a), vista na direção do eixo c, mostrando as cadeias duplas de (Si4O11) -6 paralelas ao eixo c e os cátions X (Ca) em azul e Y (Mg e Fe +2 ) em vermelho, além das hidroxilas em verde . Cristais de tremolita prismática (b) e actinolita laminar (c). ac 8 A ampla variação composicional das hornblendas permite a sua formação em uma grande variedade de rochas ígneas e metamórficas. A hornblenda pode ocorrer em quase todos os tipos de rochas ígneas (ultramáficas, máficas, félsicas), mas principalmente nas rochas intermediárias. As hornblendas com sódio, principalmente hastingsita, podem ocorrer em rochas alcalinas. A hornblenda é um componente comum das rochas metamórficas de baixo a médio grau (xisto verde alto a anfibolito) formadas a partir de rochas ígneas máficas e ultramáficas. As hornblendas podem se formar também por processos secundários, a partir da alteração hidrotermal de piroxênios. Clinoanfibólios alcalinos: são os anfibólios cuja posição X é ocupada somente por elementos alcalinos (Na e K), sobretudo o sódio, e na posição Y os cátions bivalentes (Mg e Fe +2 ) são parcialmente substituídos por cátions trivalentes (Al, Fe +3 ). Compreendem duas séries seguintes com 4 termos extremos cada uma: GlaucofanaRiebeckita e Eckermanita Arfvedsonita. Série GlaucofanaRiebeckita: Na2(Mg,Fe +2 )3(Al,Fe +3 )2Si8O22(OH)2, monoclínico (Z = 2). Nesta série ocorrem dois pares de substituições iônicas simples na posição Y: as substituições entre os cátions bivalentes (Mg Fe +2 ), e entre os cátions trivalentes (Al Fe +3 ). Nas glaucofanas, o cátion trivalente predominante é o Al, o qual pode ser substituído pelo Fe +3 em até 30%. As composições das glaucofanas situam-se entre dois termos extremos, um magnesiano (glaucofana) Na2Mg3Al2Si8O22(OH)2 e o outro ferroso (ferroglaucofana) Na2Fe +2 3Al2Si8O22(OH)2. Nas riebeckitas, o cátion trivalente predominante é o Fe +3 que pode ser substituído pelo Al em até 30%. As composições das riebeckita situam-se, também, entre dois termos extremos, um ferroso (riebeckita) Na2Fe +2 3Fe +3 2Si8O22(OH)2 e o outro magnesiano (magnesioriebeckita) Na2Mg3Fe +3 2Si8O22(OH)2. Os minerais com Fe +3 (Fe+3 + Al) entre 0,3 e 0,7 são denominados crossita, com 30 a 70% de riebeckita, tanto nas crossitas magnesianas como nas ferrosas. Variação química dos anfibólios cálcicos (a), com base no número de álcalis (Na + K) na posição X e no número de átomos de silício e alumínio na posição Z, considerando a fórmula mínima com Z = 8. A área hachurada cinza corresponde às composições mais freqüentes das hornblendas. Termos extremos: Tr (tremolita), Hb (hornblenda comum), Has (hastingsita) Ts (tschermakita), Ed (edenita), Pa (pargasita). aa Cristais prismáticos de hornblenda magnesiana (b) e hornblenda ferrosa, mais escura (c). ab ac 9 Série glaucofanariebeckita, com a substituição iônica entre Mg e Fe +2 e entre Al e Fe +3 . Série EckermanitaArfvedsonita: Na3(Mg,Fe +2 )4(Al,Fe +3 )Si8O22(OH)2, monoclínico (Z=2). Do mesmo modo que na série glaucofanariebeckita, ocorrem dois pares de substituições iônicas simples na posição Y; a substituição entre os cátions bivalentes (Mg Fe +2 ) e a substituição entre os cátions trivalentes (Al Fe +3 ). As composições das eckermanitas situam-se entre o termo extremo magnesiano (eckermanita) Na3Mg4AlSi8O22(OH)2 e o termo extremo ferroso (ferroeckermanita) Na3Fe +2 4AlSi8O22(OH)2 , em ambos o cátion trivalente predominante é o Al, o qual pode ser substituído pelo Fe +3 em até 50%. As composições das arfvedsonitas situam-se também entre um termo extremo ferroso denominado arfvedsonita Na3Fe +2 4Fe +3 Si8O22(OH)2 e um termo extremo magnesiano denominado magnesioarfvedsonita Na3Mg4Fe +3 Si8O22(OH)2, em ambos o cátion trivalente predominante é o Fe +3 , o qual pode ser substituído pelo Al em até 50%. Série eckermanitaarfvedsonita, com substituição iônica entre Mg e Fe+2 e entre Al e Fe+3. Cristais aciculares de glaucofana. Cristal prismático de arfvedsonita. ( )Gf %MgRb %Rib ( )FeGf ( )Rib( )MgRib Glaucofana Crossita Ferroglaucofana Riebeckita Na2 3 2 8 22 2Fe Fe Si O (OH) +2 +3 Na2 3 2 8 22 2Fe Al Si O (OH) +2 Na Mg Fe Si O (OH)2 3 2 8 22 2 +3 Na Mg Al Si O (OH)2 3 2 8 22 2 A l Fe + 3 Magnesio- Riebeckita Mg Fe +2 %FeEk A l Fe + 3 (MgAfv) Na Mg Fe Si O (OH)3 4 8 22 2 +3 ( )Ek Na Mg AlSi O (OH)3 4 8 22 2 %Afv ( )FeEk ( )Afv Na Fe Fe Si O (OH)3 4 8 22 2 +2 +3 Na Fe AlSi O (OH)3 4 8 22 2 +2 Eckermanita Magnesio- Arfvedsonita Ferro- Eckermanita Arfvedsonita Mg Fe +2 10 Os anfibólios alcalinos, especialmente a glaucofana, ocorrem em rochas metamórficas de alta pressão (xistos azuis ou glaucofana xistos). A riebeckita e a arfvedsonita ocorrem também em rochas alcalinas (sienitos, granitos alcalinos, carbonatitos). Os piroxênios e anfibólios são minerais com características físicas muito semelhantes. São minerais de hábito prismático, acicular ou fibroso, com clivagens em duas direções (prismática), dureza 56, cores variando do branco, verde claro, verde escuro,cinza escuro a preto. Entretanto, estes dois grupos de inossilicatos podem ser diferenciados pelas direções das clivagens, pois nos piroxênios as duas direções são quase ortogonais, ao passo que nos anfibólios o ângulo entre elas é bem diferente de 90 o . Cristais prismáticos de piroxênio (esquerda) e anfibólio (direita), mostrando as duas direções de clivagens, ortogonais nos piroxênios e não ortogonais nos anfibólios. As duas direções de clivagens podem ser observadas somente nas seções basais, pois nas seções transversais as clivagens apresentam-se como linhas paralelas. A razão desta diferença reside na geometria diferente das cadeias silicáticas nos piroxênios (cadeias simples) e nos anfibólios (cadeias duplas), conforme mostra a ilustração abaixo. Bb Ba Cadeia Simples Seção da 87 o 93 o a b Cc a b Cc Relação entre as direções de clivagens e a estrutura cristalina em cadeia simples dos piroxênios. O empilhamento das cadeias simples resulta em duas direções de clivagem quase ortogonais. 11 Os piroxênios e anfibólios formam dois grupos de minerais paralelos, havendo correspondência entre as séries de minerais nos dois grupos, conforme a tabela abaixo. Classificação dos piroxênios e anfibólios com base no sistema cristalino e nos cátions X e Y. Estruturalmente os dois grupos são constituídos por cadeias silicáticas, sendo que os piroxênios são formados por cadeias simples (Si2O6) -6 e os anfibólios por cadeias duplas (Si8O22) -12 . Composicionalmente a principal diferença entre os dois grupos é que os piroxênios são anidros, enquanto que os anfibólios são hidratados, ou seja, todos eles contém 1 hidroxila para cada unidade silicática Si4O11 (cadeia dupla) e, portanto, 2 hidroxilas para cada unidade (Si8O22) -12 , como normalmente é representada a cadeia dupla nas fórmulas mínimas dos anfibólios. Os inossilicatos são divididos em três grupos maiores de minerais seguintes, com base no sistema cristalino: 1- Inossilicatos ortorrômbicos (ortopiroxênios e ortoanfibólios), 2- Inossilicatos monoclínicos (clinopiroxênios e clinoanfibólios); é o maior grupo 3- Inossilicatos triclínicos (somente piroxênios). Existe uma boa correspondência entre os ortopiroxênios e ortoanfibólios. A corresponência entre os minerais monoclínicos também é razoável, havendo, porém, algumas diferenças. Os clionopiroxênios pobres em cálcio são polimorfos dos ortopiroxênios, situação que não ocorre nos anfibólios, já que os minerais da série cumingtonita-grunerita normalmente não são polimorfos daqueles da série antofilita-gedrita. Os inossilicatos cálcicos e aqueles de cálcio e sódio também se correspondem bem, com pequenas diferenças composisionais entre as augitas que podem conter Fe +3 e Ti +4 , elementos que normalmente não ocorrem nas hornblendas e tschermackitas. Além disso, não existe no grupo dos anfibólios, um correspondente para as pigeonitas. Existe também uma correspondência razoável entre os inossilicatos alcalinos, havendo, porém, algumas diferenças compsicionais. Os piroxênios alcalinas são basicamente de Na e Fe +3 (aegerina) e Na e Al (jadeíta), enquanto que os anfibólios alcalinos são séries mais complexas com substituição entre (Al, Fe +3 ) e entre (Mg, Fe +2 ). Além disso, não existe correspondente nos anfibólios para o espodumênio (piroxênio de Li). Não existe, também, correspondente nos anfibólios comuns para os piroxênios triclínicos. Aa Ab 56 o 124 oSeção da Cadeia Dupla Relação entre as direções de clivagens e a estrutura cristalina em cadeia dupla dos anfibólios. O empilhamento das cadeias duplas resulta em duas direções de clivagem não ortogonais, fazendo entre si um ângulo obtuso (124 o ) e um agudo (56 o ). 12 PIROXÊNIOS XY(Si2O6) Cátions X Cátions Y ANFIBÓLIOS X0-2Y7-5Z8O22(OH)2 O rt o r - rô m b ic o Enstatita Mg, Fe +2 Antofilita O rt o r - rô m b ic o Ferrossilita Fe +2 , Mg Gedrita M o n o cl ín ic o Clinoenstatita Mg, Fe +2 Cumingtonita Pobres em Cálcio Clinoferrossilita Fe +2 , Mg Grunerita Pigeonita Mg, Fe +2 , Ca Mg, Fe +2 C á lc ic o s Diopsídio Hedenbergita Ca Mg, Fe +2 Tremolita Actinolita Augita Ca (Fe +3 , Ti +4 ), Mg, Fe +2 , Al Hornblenda Tschermakita Onfacita Aegirina-augita Ca, Na Mg, Fe +2 , Fe +3 , Al Edenita Pargasita Hastingsita Cálcio + Sódio Aegirina Na Fe +3 , (Mg, Fe +2 ) Riebecckita Arfvedsonita A lc a li n o s Jadeita Na Al, (Mg, Fe +2 ) Glaucofana Espodumênio Li Al T ri cl in ic o Wolastonita Ca Ca Rodonita Mn, Fe +2 , Ca Mn, Fe +2 , Ca Pectolita Ca, Na Ca, Na 13 FILOSSILICATOS Filossilicatos são os silicatos com os tetraedros (SiO4) -4 estruturados em folha ou placa que estende-se indefinidamente ao longo dos eixos a e b, sendo a folha, portanto, perpendicular ao eixo c. Na estrutura em folha, três dos quatro oxigênios em cada tetraedro (SiO4) -4 estão compartilhados (GP = 3), o que resulta em uma relação Si : O = 2 : 5. As folhas silicáticas (Si2O5) -2 são as unidades básicas dos filossilicatos, as quais são interligadas com outras unidades em folha através de cátions Y e/ou X com ligações químicas mais fracas que a ligação covalente-iônica entre o silício e os oxigênios nos tetraedros (SiO4) -4 . A folha silicática (Si2O5) -2 é denominada também de folha tetraédrica (folha T) por causa da coordenação tetraédrica do silício (NCSi = 4) nos tetraedros (SiO4) -4 . Na figura abaixo a folha T da esquerda está com os oxigênios não compartilhados apontando para cima, enquanto que a folha T da direita está com os oxigênios não compartilhados apontando para baixo. Como consequência desta estrutura em folhas interligadas fracamente, todos os filossilicatos possuem hábito achatado (placoso, ou em escamas), simetria próxima à hexagonal, clivagem boa a excelente, dureza e densidade baixas. As placas de clivagem podem exibir flexibilidade e elasticidade. Os filossilicatos são minerais hidratados que contém hidroxila em sua estrutura cristalina. As hidroxilas, juntamente com os oxigênios apicais das folhas T, são coordenadas por cátions Y (Mg, Fe +2 , Al, Fe +3 ) que interligam as folhas T em coordenação octaédrica (NCY = 6), havendo, na maioria dos filossilicatos, predominância dos cátions bivalentes (Mg, Fe +2 ) ou trivalentes (Al, Fe +3 ). Os cátions Y e as hidroxilas também são estruturados em folhas, denominadas de folhas octaédricas (Folhas O), em referência à coordenação octaédrica dos cátions Y. As folhas O com cátions bivalentes (Mg, Fe +2 ) apresentam estrutura da brucita Mg3(OH)6 , enquanto que as folhas O com cátions trivalentes (Al, Fe +3 ) apresentam estrutura da gibbsita Al2(OH)6. Na folha da brucita, o Mg pode ser substituído completamente pelo Fe +2 , os quais ocupam os interstícios de duas camadas de hidroxilas em empacotamento hexagonal mais denso. Cada hidroxila é compartilhada com três octaedros deitados, baixando a relaçãoMg:OH de 1:6 para 1:2, de acordo com a fórmula (Mg,Fe +2 )(OH)2 ou (Mg,Fe +2 )3(OH)6 , razão pela qual a brucita é denominada de folha tri-octaédrica, pois são três cátions bivalentes em coordenação octaédrica para seis hidroxilas. A folha da gibbsita apresenta uma estrutura em folha semelhante à da brucita, onde o Al pode ser substituído apenas parcialmente pelo Fe +3 . Entretanto, por causa da carga mais elevada dos (Si2O5) -2 Folha silicática ou folha T Si : O = 2 : 5 GP = 3 Ia Ab 14 cátions trivalentes somente 2/3 dos interstícios entre as camadas de hidroxilas são ocupados por estes cátions (Al, Fe +3 ), originando vacâncias na estrutura cristalina, onde 1/3 dos octaedros estão vazios (sem Al no seu interior). Esta situação resulta em uma relação Al:OH = 1:3, conforme a fórmula (Al,Fe +3 )(OH)3 ou (Al,Fe +3 )2(OH)6 , razão pela qual a gibbsita é denominada de folha di-octaédrica, pois são dois cátions trivalentes em coordenação octaédrica para seis hidroxilas. Estas duas situações estruturais das hidroxilas dão origem aos dois grandes clãs seguintes dos filossilicatos: 1- Clã Tri-octaédrico dos filossilicatos ferromagnesianos, nos quais as hidroxilas são coordenadas pelo Mg e/ou Fe +2 na estrutura da brucita (Mg,Fe +2 )3(OH)6; 2- Clã Di-octaédrico dos filossilicatos ferrialuminosos, nos quais as hidroxilas são coordenadas pelo Al e/ou Fe +3 na estrutura da gibbsita (Al,Fe +3 )2(OH)6. Desse modo, as estruturas dos filossilicatos comuns podem ser derivadas pela combinação da folha tetraédrica (Si2O5) -2 com as folhas octaédricas (brucita ou gibbsita). Estas três folhas são as unidades de constituição dos filossilicatos, representadas pelas seguintes simbologias: Brucita Mg3(OH)6 Tri-octaédrica Di-octaédrica Gibbsita Al2(OH)6 Hidroxila (Folha Tri-O) (Folha Di-O) V Vacância Os grupos de filossilicatos serão considerados em seguida de acordo com o tipo de estrutura formada pela combinação dos três tipos de folhas (T, Tri-O e Di-O). Estrutura TO É o tipo estrutural mais simples nos filossilicatos, formado pela combinação de uma folha silicática (folha T) com uma folha de brucita ou gibbsita (folha O). Como cada tetraedro (SiO4) -4 nos filossilicatos possui 3 oxigênios compartilhados, restam 1 oxigênio não compartilhado com uma valência livre, para cada silício, totalizando duas valências livres na representação da folha T (Si2O5) -2 , com 2 silícios. As folhas de brucita Mg3(OH)6 e gibbsita Al2(OH)6 são eletricamente neutras, as quais combinam-se com as folhas T através da substituição de duas hidroxilas pelos dois oxigênios apicais não compartilhados da folha T. Desta maneira ficam satisfeitas as exigências de espaço e o equilíbrio das cargas elétricas, pois a hidroxila e o oxigênio possuem aproximadamente o mesmo raio iônico e a carga residual do oxigênio não compartilhado no vértice do tetraedro (SiO4) -4 é igual a -1 (a mesma carga da hidroxila). Clã Di-octaédrico: Grupo da caulinita Al2(Si2O5)(OH)4, monoclínico A caulinita é o principal mineral do grupo das argilas. Os minerais argilosos apresentam numerosas aplicações industriais e serão considerados mais adiante. A estrutura da caulinita é constituída pela combinação de uma folha T com uma folha Di-O (gibbsita). Al2(OH)6 (OH)2 + Si2O5 = Al2(Si2O5)(OH)4 Di-O T TO Folhas O Estrutura cristalina da caulinita Folhas T Si2O5 Magnésio Alumínio Oxigênio Silício V V Ligação de van der Waals T O Lig. Iônica/ covalente 15 Clã Tri-octaédrico: Grupo da serpentina Mg3(Si2O5)(OH)4. Existem 4 polimorfos seguintes neste grupo: Crisotila ortorrômbica, Crisotita monoclínica, Antigorita (monoclínico) e Lizardita (hexagonal-R). Combinação de uma folha T com uma folha Tri-O Mg3(OH)6 (OH)2 + Si2O5 = Mg3(Si2O5)(OH)4 Tri-O T TO A crisotila é fibrosa e é a principal matéria prima para a fabricação do amianto. As antigoritas e lizarditas são placosas. As serpentinas se formam pela alteração hidroternal de olivinas, piroxênios e anfibólios (hornblendas) que ocorrem em rochas ultramáficas. Variedade de serpentina placosa. Variedade de serpentina fibrosa. Estrutura TOT Os minerais deste grupo são formados pela combinação de duas folhas T com uma folha de brucita ou gibbsita (folhas O). A combinação ocorre através da substituição de duas hidroxilas de uma folha O por dois oxigênios não compartilhados de uma folha T, repetindo o mesmo processo do outro lado da folha O. Clã Di-octaédrica: Pirofilita Al2(Si4O10)(OH)2, monoclínico ou triclínico Combinação de uma folha de gibbsita (Di-O) com duas folhas T Si2O5 + Al2(OH)6 (OH)4 + Si2O5 = Al2(Si4O10)(OH)2 T Di-O T T-O-T A pirofilita ocorre em xistos aluminosos associada a andaluzita e também em veios hidrotermais de baixa temperatura. Imagem de MEV mostrando o hábito placoso, com clivagem excelente da caolinita. Caulinita maciça Antigorita Crisotila Estrutura cristalina da serpentina Lig. iônica Ligação de van der Waals T O 16 Clã Tri-octaédrica: Talco Mg3(Si4O10)(OH)2, monoclínico ou triclínico Combinação de uma folha de brucita (Tri-O) com duas folhas T Si2O5 + Mg3(OH)6 (OH)4 + Si2O5 = Mg3(Si4O10)(OH)2 T Tri-O T T-O-T O talco ocorre em rochas metamórficas de baixo grau (talco xistos), formadas por metamorfismo de rochas ultramáficas e pode se formar, também, por alteração hidrotermal de olivinas, piroxênios e anfibólios de rochas ultramáficas (peridotitos e piroxenitos). Como conseqüência da presença da ligação van der Waals interligando as unidades de constituição TO e TOT, os minerais destes grupos possuem clivagens excelentes, deslizamento fácil entre as placas, sensação untosa ao tato (sensação gordurosa), flexibilidade das placas de clivagem, densidade (d) e dureza (D) baixas, conforme a tabela abaixo. Grupo das micas São denominados de micas os filossilicatos de hábito placoso (ou micáceo) com estrutura TOT, onde o silício da folha T é substituído pelo alumínio. Esta substituição iônica é acoplada, pois o silício é tetravalente e o alumínio é trivalente e cada Si +4 substituído por um Al +3 origina uma deficiência de uma carga positiva (ou uma carga negativa) na superfície da folha que é equilibrada pela entrada de cátions na estrutura, interligando as unidades TOT. Nas micas comuns (ou verdadeiras) apenas um Si +4 é substituído por um Al +3 , o que é compensado pela introdução de cátions monovalentes em coordenação 12 ligando ionicamente as unidades TOT. Como conseqüência da ligação mais forte entre as unidades TOT nas micas, em comparação com a pirofilita e o talco, as camadas ficam unidas mais firmemente,diminui a facilidade de deslizamento entre as placas, aumenta a dureza, perde-se a sensação untosa e as placas tornam-se elásticas. No clã Di-octaédrico, o cátion é normalmente o sódio (paragonita) ou o potássio (muscovita) e no clã Tri- octaédrico o cátion é normalmente o potássio, tanto na biotita como na flogopita. Agregado de cristais laminares de pirofilita Talco placoso Estrutura cristalina do talco Ligação de van der Waals Ligação de van der Waals T T OLig. Iônica/ covalente Ligação de van der Waals Ligação de van der Waals T T OLig. Iônica/ covalente Estrutura cristalina da pirofilita 17 Estrutura Cristalina Mineral (Hábito) Sistema cristalino Cela Unitária d D Clivagem Tenaci- dade T ─ O Di-O Caulinita Al2(Si2O5)(OH)4 (Placoso fino) Triclínico ou monoclínico Z = 2 a=5,15; b=8,95 c=7,4; 91,8 =104,8; 90 2,61 2,68 2,0 2,5 Perfeita {001} Flexível Tri-O Serpentina Mg3(Si2O5)(OH)4 Lizardita (placosa) Antigorita (placosa) Crisotila (fibrosa) Hexagonal-R Z = 2 Monoclínico Z = 2 Monoclínico ou ortorr. Z = 4 a=5,3; c=7,25 a=33-51; b=9,25 c=7,25; =91,4 a=5,3; b=9,25 c=14,6; =93,3 ou 90 2,55 2,6 2,55 2,5 Perfeita {001} Perfeita {001} Fibras // a Flexível T ─ O ─ T Di-O Pirofilita Al2(Si4O10)(OH)4 (Placoso) Monoclínico Z = 4 ou Triclínico Z = 2 a=5,17; b=8,96 c=18,68; =100 a=5,16; b=8,96 c=9,35; 91 100; 90 2,65 2,90 1 2 Perfeita {001} Flexível Tri-O Talco Mg3(Si4O10)(OH)4 (Placoso) Triclínico Z = 2 ou Monoclínico Z = 4 a=5,29; b=9,15 c=9,45; =90,5 =99; =99 a=5,29; b=9,15 c=18,9; =100 2,58 2,83 1 Perfeita {001} Flexível Principais características cristalográficas e físicas dos filossilicatos com estrutura TO e TOT. Micas Comuns: Clã Di-octaédrico: Paragonita NaAl2(AlSi3O10)(OH)2 , monoclínico (Z = 4) Muscovita KAl2(AlSi3O10)(OH)2 , monoclínico Fengita KAl1,5(Mg,Fe +2 )0,5(Si3,5Al0,5O10)(OH)2 , monoclínico Estrutura cristalina da paragonita Paragonita placosa Lig. iônica Lig. iônica T T OLig. Iônica/ covalente (3Si:1Al) (3Si:1Al) 18 A muscovita é uma mica branca essencial em muitas rochas ígneas félsicas, como os granitos e pegmatitos e em rochas metamórficas como xistos e gnaisses. Em algumas rochas xistosas a muscovita ocorre na forma de agregados de escamas minúsculas com brilho sedoso, denominados sericita. Ocorre também como produto de alteração dos feldspatos e outros minerais aluminosos como o topázio, cianita, espodumênio, andaluzita e escapolita. A fengita KAl1,5(Mg,Fe +2 )0,5(Si3,5Al0,5O10)(OH)2 é uma mica branca, parecida com a muscovita, que é predominantemente di-octaédrica com participação tri-octaédrica menor. Os cátions bivalentes tri-octaédricos (Mg,Fe +2 ) entram quando o alumínio tetraédrico (AlIV) é menor que a unidade. Na fengita, o AlIV é em torno de 0,5 o que causa um excesso de cargas positivas na estrutura que é compensada pela substituição do alumínio octaédrico (AlVI) pelos cátions bivalentes (Mg,Fe +2 ) na mesma quantidade que o AlIV fica abaixo da unidade. Cristais placosos de Lepidolita Clã Tri-octaédrico: FlogopitaBiotita K(Mg,Fe +2 )3-2(Fe +3 ,Al,Ti)0-1(Si3-2Al1-2)O10(OH,F)2 Monoclínico A Série ferromagnesiana biotita ـflogopita é descontínua, sendo a flogopita o termo mais magnesiano (podendo não conter ferro), e a biotita o mais ferroso. A quantidade de alumínio tetraédrico (AlIV) que substitui o silício varia de 1 a 2, diferentemente da muscovita e paragonita onde apenas um AlIV substitui o silício. O desequilíbrio de cargas causado pela maior entrada de AlIV é compensado com a entrada de cátions trivalentes (Al, Fe +3 ) e até tetravalentes (Ti +4 ) que substituem os cátions bivalentes (Mg, Fe +2 ) na mesma quantidade que o AlIV ultrapassa a unidade. Os cátions bivalentes variam, portanto, de 3 a 2 unidades, pois são substituídos em até uma unidade pelos cátions trivalentes e tetravalentes. Desse modo, além da substituição iônica acoplada entre Si e AlIV e entre (Mg, Fe +2 ) e (AlVI, Fe +3 ), existe a substittuição iônica simples entre Mg e Fe +2 que ocorre de maneira independente em relação às duas substituições acopladas, resultando uma série com quatro termos extremos em duas séries ferromagnesianas seguintes: K(Mg,Fe +2 )3(AlSi3)O10(OH)2 com apenas um AlIV substituindo o Si e sem cátions trivalentes, e K(Mg,Fe +2 )2(Al,Fe +3 )(Si2Al2)O10(OH)2 com 2AlIV substituindo o Si e a entrada de uma unidade de cátions trivalentes (AlVI, Fe +3 ) substituindo uma unidade de cátions bivalentes (Mg, Fe +2 ). Na primeira série o termo extremo Estrutura cristalina da muscovita Cristais placosos de muscovita Lig. iônica Lig. iônica T T OLig. Iônica/ covalente (3Si:1Al) (3Si:1Al) A lepidolita é uma mica litilífera predominantemente di- octaédricas cuja quantidade de cátions Y normalmente é maior que o número ideal 2, situando-se entre 2,5 e 3, por causa da entrada do lítio qué um cátion monovalente. Lepidolita: K(Li,Al)2,5-3(Si3-3,5Al1-0,5O10)(OH,F)2 . 19 magnesiano é a flogopita (Fg) KMg3(AlSi3)O10(OH)2 e o termo ferroso é a Annita (Ani) KFe3(AlSi3)O10(OH)2, enquanto que na segunda série os termos extremos são Eastonta (Et) KMg2(Al,Fe +3 )(Si2Al2)O10(OH)2 e Siderofilita (Sd) KFe2(Al,Fe +3 )(Si2Al2)O10(OH)2. Embora a série flogopita-biotita seja predominantemente tri-octaédrica, a entrada dos cátions trivalentes (Al, Fe +3 ) representa a participação di-octaédrica nestes minerais. Os minerais desta série só são exclusivamente tri-octaédricos quando não contêm cátions trivalentes e o Si é substituído por apenas um AlIV (série flogopita-annita), situação que é, entretanto, menos frequente. Nos minerais comuns desta série o AlIV normalmente situa-se entre 1,0 e 1,8 e, conseqüentemente, o Si e os cátions bivalentes situam-se entre 3,0 e 2,2 e os cátions trivalentes e tetravalentes variam de 0 a 0,8 o que resulta na fórmula geral K(Mg,Fe +2 )3-2,2(Fe +3 ,Al,Ti +4 )0-0,8(Si3-2,2Al1-1,8)O10(OH)2 para os minerais comuns da série flogopita- biotita. Esta série não é contínua. Embora ocorram flogopitas praticamente puras (sem ferro), biotitas sem magnésio praticamente não existem naturalmente. Nas biotitas mais ferrosas a porcentagem da molécula de annita não ultrapassa 80% (XFe = 0,73 e 0,8), conforme mostra o diagrama abaixo. K(Mg,Fe +2 )2(Al,Fe +3 )(Si2Al2)O10(OH)2 K(Mg,Fe +2 )3-x(Al,Fe +3 )x(Si3-xAl1+x)O10(OH)2 XFe 0,73 - 0,8 Flogopita: XFe até 0,5 ; x = 0 - 0,6 Biotita: XFe 0,5 e até 0,73 - 0,8 ; x = 0 - 0,8 Se a biotita não contém Ti, o que raramente ocorre, a quantidade de AlIV que ultrapassa a unidade será exatamente igual à quantidade de cátions trivalentes (AlVI,Fe +3 ) que substituemos bivalentes (Mg,Fe +2 ) e à quantidade que será diminuída dos 3Si. Denominando esta quantidade de x, pode-se representar a fórmula geral das biotitas como K(Mg,Fe +2 )3-x(Al,Fe +3 )x(Si3-xAl1+x)O10(OH)2, conforme mostra o diagrama acima. A entrada do Ti, juntamente com os cátions trivalentes, desajusta esta estequiometria em função de sua carga mais elevada (+4). Neste caso, o índice dos cátions trivalentes e tetravalentes será menor e a soma deste índice com o dos cátions bivalentes será menor que 3, tornando inválida a fórmula geral K(Mg,Fe +2 )3-x(Al,Fe +3 )x(Si3-xAl1+x)O10(OH)2 para as biotita com Ti, as quais só podem ser representadas pela fórmula geral da série flogopita-biotita K(Mg,Fe +2 )3-2,2(Fe +3 ,Al,Ti +4 )0-0,8(Si3-2,2Al1-1,8)O10(OH)2. Diagrama composicional da série flogopita- biotita, mostrando o campo das composições mais freqüentes entre os 4 componentes Flogopita (Fg), Annita (Ani), Eastonita (Et) e Siderofilita (Sd). KFe (Si Al)O (OH)3 3 10 2 KFe (Al,Fe )(Si Al )O (OH)2 2 2 10 2 +3 KMg (Al,Fe )(Si Al )O (OH)2 2 2 10 2 +3 KMg (Si Al)O (OH)3 3 10 2 Flogopita-Biotita Flogopita (Fg) (Ani) Annita Eastonita-Siderofilita (Sd) Siderofilita 0,5 1,0 0,8 2,75 0,0 50 73 908010 30 3,0 2,5 2,2 2,0 Mg Fe +2 Mg Fe +2 (M g ,F e ) = S i +2 +4 Flogopita-Biotita Composições mais frequentes Eastonita (Et) x = (A l,F e ) +3 Al = 1+ x 20 A situação das micas comuns em relação aos dois clãs dos filossilicatos (tri-octaédrico e di- octaédrico) pode ser observada no diagrama abaixo, mostrando a variação de composição dos minerais da série flogopita ـbiotita. A Zinwaldita é uma mica litilífera predominantemente tri-octaédrica com participação di- octaédrica menor, com 0,5 a 1,5 de lítio substituindo o Fe +2 , um cation trivalente (Al, Fe +3 ) dioctaédrico e 1,5 a 0,5 de AlIV substituindo o Si que varia de 2,5 a 3,5 na posição tetraédrica. Zinwaldita: KFe +2 1,5-0,5Li0,5-1,5(Al,Fe +3 )(Si2,5-3,5Al1,5-0,5O10)(OH,F)2 . Cristais placosos de Zinwaldita Diagrama composicional das micas verdadeiras, mostrando as micas tri- octaédricas (flogopita-biotita) e dioctaédricas (muscovita e paragonita), as micas di e tri-octaédricas (fengita) e as micas tri e di-octaédricas (eastonita- siderofilita). Estrutura cristalina da flogopita-biotita Cristais placosos de biotita Lig. iônica Lig. iônica T T OLig. Iônica/ covalente (Si, Al) (Si, Al) A estrutura cristalina dos minerais da série flogopita-biotita é melhor representada como uma estrutura tri-octaédria com participação di-octaédrica, conforme a figura ao lado. A biotita é uma mica escura essencial em rochas ígneas (granitos, sienitos, pegmatitos, rochas máficas), como também em rochas metamórficas (xistos e gnaisses). A flogopita pode ocorrer como produto do metamorfismo em calcários dolomíticos e nos serpentinitos. Si = 3 Si = 2 ,5 Si = 2 (M g,F e) 0,5 2, 2 (M g,F e) 1 (M g,F e) 0 (M g,F e) 1,5 (M g,F e) 2 (M g,F e) 3 (M g,F e) 2,5 2,2 (Y = 2)Y = 2,5(Y = 3) Al = 1Tot Si = 4 Si = 3 ,5 Muscovita Di-octaédricoTri-octaédrico Fengita Flogopita F lo g o p it a- B io ti ta Siderofilita Eastonita Al = 2Tot Al = 3Tot 21 As micas comuns mais importantes e a sua situação em relação aos dois clãs dos filossilicatos (di-octaédroco e tri-octaédrico) podem ser observadas na tabela abaixo. MICAS COMUNS Clã Tri-octaédrico puro Clã Di-octaédroco puro C L Ã T R I- O C T A É D R IC O Flogopita K(Mg,Fe +2 )3(Si3Al)O10(OH)2 Muscovita KAl2(Si3Al)O10(OH)2 C L Ã D I- O C T A É D R IC O Paragonita NaAl2(Si3Al)O10(OH)2 Tri-octaédrico + Di-octaédrico Di-octaédrico + Tri-octaédrico Flogopita-Biotita K(Mg,Fe +2 )3-2(Fe +3 ,Al,Ti)0-1(Si3-2Al1-2)O10(OH)2 Fengita KAl1,5(Mg,Fe +2 )0,5(Si3,5Al0,5)O10(OH)2 Eastonita-Siderofilita K(Mg,Fe +2 )2(Al,Fe +3 )(Si2Al2)O10(OH)2 Zinwaldita KFe +2 1,5-0,5Li0,5-1,5(Al,Fe +3 )(Si2,5-3,5Al1,5-0,5O10)(OH)2 Lepidolita K(Li,Al)2,5-3(Si3-3,5Al1-0,5O10)(OH,F)2 Micas quebradiças: Nessas micas metade dos íons de silício são substituídos por alumínio na folha T da unidade TOT, originando 2 cargas elétricas negativas que são equilibradas com introdução de cátions bivalentes (Ca, Mg, Fe +2 ). A ligação iônica resultante, neste caso, é mais forte que nas micas verdadeiras, o que diminui a qualidade das clivagens, aumenta a dureza, aumenta a densidade e perde a elasticidade das camadas, tornando-as mais quebradiças, conforme mostrado na tabela abaixo. Clã Di-octaédrico: Margarita CaAl2(Al2Si2O10)(OH)2, Monoclínico (Z = 2). A margarita ocorre em rochas metamórficas de baixo a médio grau, derivadas de rochas cálciossilicatadas (rochas pelíticas, calcários, basaltos). Clã Tri-octaédrico: Clintonita Ca(Mg,Fe)2Al(Al3SiO10)(OH)2, Monoclínico (Z = 2). A clintonita (ou xantofilita) ocorre em rochas metamórficas cálciossilicatadas e ferromagnesianas, associada com talco e clorita (clorita xistos). Estrutura cristalina da margarita Lig. iônica Lig. iônica T T OLig. Iônica/ covalente (2Si:2Al) (2Si:2Al) Agregado de cristais laminares de margarita 22 Estrutura Cristalina Mineral (Hábito placoso) Sistema cristalino Cela Unitária d D Clivagem Tenaci- dade M IC A S C O M U N S Di-O Muscovita KAl2(Si3AlO10) (OH)2 Monocl. Z = 2 ou Z = 4 a=5,2; b=9,0 c=20; 93 ou c=10; 101 2,77- 2,88 2,5- 3,0 Perfeita {001} Elástica Paragonita NaAl2(Si3AlO10) (OH)2 Monocl. Z = 2 a=5,15; b=8,0 c=19,3; =94 2,85 2,5 Perfeita {001} Elástica Tri-O Flogopita-Biotita K(Mg,Fe +2 )3-x(Fe, +3 Al)x (Si3-xAl1+x)O10(OH)2 Monocl. Z = 2 ou Ortorr. Z = 4 a=5,3; b=9,2 c=10,3; =100 a=9,2; b=5,3 c=20; =90 2,7- 3,3 23 Perfeita {001} Elástica Lepidolita K(Li,Al)2,5-3(Si3-3,5Al1-0,5 O10) (OH,F)2 Monocl. Z = 2 a=5,3; b=9,2 c=10,2; =100 2,8- 2,9 2,5- 4,0 Perfeita {001} Elástica Zinwaldita KFe +2 1,5-0,5Li0,5-1,5(Al,Fe +3 ) (Si2,5-3,5Al1,5-0,5O10)(OH)2 Monocl. Z = 2 a=5,3; b=9,1 c=10,1 =100 2,9- 3,02 2,5- 4,0 Perfeita {001} Elástica Q U E B R A D IÇ A S Di-O Margarita CaAl2(Si2Al2O10)(OH)2 Monocl. Z = 4 a=5,11; b=8,8 c=19,2; =95 3,0- 3,1 3,5- 4,5 Perfeita {001} Quebra- diça Tri-O Clintonita CaMg2Al(SiAl3O10) (OH)2 Monocl. Z = 2a=5,2; b=9,03 c=9,81; =100,3 3,0- 3,1 3,5- 6,0 Perfeita {001} Quebra- diça Principais características cristalográficas e físicas dos minerais do grupo das micas Grupo das argilas Argila é um termo genérico que pode ser utilizado tanto no sentido mineralógico, referindo-se aos minerais argilosos propriamente ditos (argilominerais), como no sentido granulométrico, referindo-se a minerais (argilosos ou não argilosos) com granulação muito fina ( 0,004 mm). As argilas são minerais típicos do ambiente exógeno, ocorrendo nas rochas sedimentares argilosas e nos solos. Os minerais não argilosos de tamanho argila normalmente são grãos de quartzo detríticos que ocorrem nos sedimentos e nos solos, enquanto que os argilominerais podem ser detríticos ou Estrutura cristalina da clintonita Lig. iônica Lig. iônica T T OLig. Iônica/ covalente (1Si:3Al) (1Si:3Al) Agregado de cristais placosos de clintonita. 23 precipitados de maneira autigênica (formados in situ) nos sedimentos ou nos solos (como produto do intemperismo). As características comuns dos argilominerais que caracterizam-nos como um grupo são a classe mineralógica e algumas propriedades físicas típicas. Todos são filossilicatos hidratados com plasticidade, hábito placoso ou fibroso fino que, ao serem aquecidos, perdem água e em temperatura alta tornam-se refratários. As aplicações industriais das argilas são importantes e numerosas. Algumas são utilizadas como lamas em sondagens e perfurações, como catalisadoras na indústria petrolífera e como substância refratária. As argilas são utilizadas também na fabricação de papel, na indústria da cerâmica, farmacêutica e cosmética. Os argilominerais são divididos em quatro subgrupos seguintes: 1) Grupo da caulinita: caulinita, dickita, nacrita e haloisita. São as argilas mais importantes e com estrutura mais simples. São minerais do tipo TO do clã di-octaédrico, formados pela combinação de uma folha T com uma folha de gibbsita (Di-O). 2) Grupo da ilita: Ilita, bramalita, glauconita e celadonita. A estrutura é semelhante à das micas (tipo TOT), diferindo na menor proporção da substituição do Si pelo Al e, portanto, menor quantidade de cátions (principalmente o K, mas também Na e Ca) entre as unidades TOT. São principalmente do clã di-octaédrico, como no mineral Ilita, mas existem minerais que embora sejam predominantemente dioctaédricos, admitem substituição dos cátions trivalentes (Al e Fe +3 ) por cátions bivalentes (Mg e Fe +2 ), típicos do clã trioctaédrico, como no mineral Glauconita. Ilita K0,75-0,5Al2(Al0,75-0,5Si3,25-3,5O10)(OH)2, monoclínico (Z = 2). Glauconita (K,Ca,Na)0,8(Fe +3 ,Al,Mg,Fe +2 )2(Al0,35Si3,65O10)(OH)2, Monoclínico (Z = 2). 3) Grupo da esmectita: Estrutura do tipo TOT, com moléculas de água entre as unidades TOT e proporção variável tanto na substituição tetraédrica (Si por Al) como octaédrica (Al por Mg,Fe +2 ) e entre os cátions que interligam as unidades TOT. Nas esmectitas, os cátions entre as unidades TOT são principalmente o sódio e o cálcio, diferindo, portanto das ilitas, nas quais o cátion é o potássio. As esmectitas cristalizam no sistema monoclínico (Z = 2) e podem ser tanto do clã di-octaédrico como do clã tri-octaédrico. As composições das esmectitas do clã dio-ctaédrico são definadas pela fórmula geral seguinte: (½Ca,Na)0,35(Al,Mg,Fe +2 )2(Si,Al)4O10(OH)2.nH2O. As principais esmectitas di-octaédricas são a montimorilonita, beidelita e nontronita. Por outro lado no clã tri-octaédrico as composições das esmectitas são definidas pela fórmula geral (½Ca,Na)0,35(Mg,Fe +2 ,Al)3(Si,Al)4O10(OH)2.nH2O, cujos principais componentes são a saponita, hectorita e sauconita. As esmectitas, tanto do clã di- octaédrico como do clã tri-octaédrico, diferem entre si na extensão das substituições iônicas na posição tetraédricas (Si Al) e na posição octaédrica (Al Mg,Fe +2 ), como também entre os cátions Ca e Na. Estrutura cristalina da ilita Imagem de MEV mostrando cristais placosos de ilita, preenchendo os poros de um arenito. Lig. iônica Lig. iônica T T OLig. Iônica/ covalente (Si,Al) (Si,Al) 24 4) Vermiculita: (Mg,Ca)0,3-0,45(Mg,Fe +3 ,Al)3(Si,Al)4O10(OH)2.nH2O, monoclínico (Z = 2). Semelhante estruturalmente e composicionalmente às esmectitas tri-octaédricas (saponita), sendo, no entanto, Ca e Mg, em vez de Ca e Na, os cátions entre as unidades TOT. As vermiculitas e esmectitas possuem a importante propriedade de dilatar a estrutura com a introdução de moléculas de água. Esmectita trioctaédrica laminar Vermiculita placosa. Grupo das Cloritas As cloritas constituem um grupo de filossilicatos semelhantes às micas, diferindo, no entanto, não só na estrutura cristalina como também na composição química. A estrutura das cloritas é do tipo TOT, mas as ligações entre as unidades TOT não são através de cátions, como nas micas, e sim através de uma outra folha O (principalmente brucita). As cloritas são principalmente tri- octaédricas, constituídas por unidades TOT tri-octaédricas (estrutura do talco) interligadas por folhas de brucita em uma estrutura monoclínica (Z = 2). No mineral talco, a unidade TOT é neutra, tal como as folhas de brucita. Para viabilizar a ligação entre estas duas unidades neutras, elas tornam-se carregadas eletricamente através de substituições iônicas acopladas. As unidades TOT adquirem cargas negativas através da substituição do Si pelo Al nas posições tetraédricas, ao passo que as folhas de brucita tornam-se eletricamente positivas através da substituição dos cátions bivalentes (Mg, Fe +2 , Mn) por cátions trivalentes (Al, Fe +3 ) di-octaédricos. Desta maneira as unidades TOT interligam-se ionicamente com as folhas de brucita constituindo uma seqüência alternada de unidades TOT e folhas Tri-O (brucita). Estrutura cristalina da Esmectita Di- octaédrica Estrutura cristalina da Esmectita Tri- octaédrica Lig. iônica Lig. iônica T T O Lig. Iônica/ covalente (Si,Al) (Si,Al) H O 2 H O 2 H O 2 H O 2 H O 2 H O 2 H O 2 H O 2 H O 2 H O2H O2H O2 25 A composição química básica das cloritas tri-octaédricas pode ser derivada, portanto, pela somatória de uma unidade TOT de talco Mg3Si4O10(OH)2 com uma folha de brucita Mg3(OH)6 , ou seja, Mg3Si4O10(OH)2 + Mg3(OH)6 = Mg6Si4O10(OH)8. A substituição entre o Si e o Al nas posições tetraédricas ocorre de maneira acoplada com a substituição entre os cátions bivalentes e trivalentes nas posições octaédricas, de tal modo que a quantidade de Si que é substituida por AlIV é a mesma de (Mg, Fe +2 , Mn) que é substituída por cátions trivalentes (AlVI, Fe +3 ), resultando na fórmula geral seguinte para essas cloritas: (Mg,Fe +2 ,Mn)6-x(Al,Fe +3 )x(Si4-xAlx)O10(OH)8 . Além da substituição acoplada entre Si e AlIV e entre os cátions bivalentes e trivalentes, ocorre ainda, de maneira independente e simultânea, uma substituição iônica simples entre Mg e Fe +2 que é completa e forma uma série contínua entre as cloritas magnesianas (clinocloro) e as cloritas ferrosas (chamosita) no clã tri-octaédrico. A estrutura das cloritas da série clinoclo-chamosita é melhor representada, portanto, como uma estrutura tri-octaédrica com participação di-octaédrica, conforme a figura abaixo.Cloritas predominantemente di-octaédricas são mais raras, as quais são formadas por unidades TOT di-octaédricas (estrutura da pirofilita) interligadas tanto por folhas de brucita Mg3(OH)6 como de gibbsita Al2(OH)6, ambas monoclínicas (Z = 2). Pirofilita Al2Si4O10(OH)2 + Brucita Mg3(OH)6 = Mg3Al2Si4O10(OH)8 Sudoíta, ou TOT Tri-O (Mg,Fe)3-xAl2+x(Si4-xAlx)O10(OH)8 (com as substituições iônicas) Pirofilita Al2Si4O10(OH)2 + Gibbsita Al2(OH)6 = Al4Si4O10(OH)8 Donbassita, ou TOT Di-O Al4+x/3(Si4-xAlx)O10(OH)8 (com as substituições iônicas) As cloritas ocorrem em rochas metamórficas de baixo grau (xistos verdes), como produto da alteração hidrotermal de minerais ferromagnesianos e em rochas sedimentares argilosas. Estrutura cristalina das cloritas trioctaédricas (clinocloroChamosita). O O T T OLig. Iônica/ covalente Lig. iônica (Si, Al) (Si, Al) Lig. iônica Agregado de cristais placosos de clorita tri-octaédrica (clinocloro). 26 TECTOSSILICATOS Tectossilicatos são os silicatos com os tetraedros (SiO4) -4 estruturados com polimerização máxima (GP = 4), em que todos os 4 oxigênios de cada tetraedro estão compartilhados, formando uma estrutura silicática tridimensional muito estável, fortemente unida, com relação Si : O = 1 : 2. Pode-se imaginar esta estrutura a partir de folhas silicáticas com 3 oxigênios compartilhados em cada tetraedro, de tal modo que os oxigênios não compartilhados de cada tetraedro estão alternadamente apontando em sentidos opostos (para cima e para baixo). Estas folhas silicáticas combinam-se entre si, deslocadas em relação aos eixos a e b, de tal modo que os oxigênios não compartilhados apontando para cima compartilham-se com os oxigênios não compartilhados apontando para baixo de uma folha superior e os oxigênios não compartilhados apontando para baixo compartilham-se com os oxigênios não compartilhados apontando para cima de uma folha inferior, permitindo o crescimento da estrutura na terceira dimensão nos dois sentidos (para cima e para baixo). Quase três quartos da crosta rochosa da Terra são constituídos por tectossilicatos, o que por si só eleva a importância dos minerais desta sub-clase silicática. Em conseqüência desta expressiva abundância, os tectossilicatos são os principais minerais formadores das rochas, sobretudo das rochas ígneas e metamórficas que compõem a crosta terrestre. Os tectossilicatos estão distribuídos em 5 grupos de minerais seguintes: 1) Grupo da sílica; 2) Grupo dos feldspatos; 3) Grupo dos feldspatóides. 4) Grupo das escapolitas. 5) Grupo das zéólitas. Grupo da sílica: SiO2 Em sua forma mais simples, a estrutura SiO2 é eletricamente neutra e não contém outras unidades estruturais ou íons. Entretanto, existem pelo menos oito modos distintos de estruturação dos tetraedros (SiO4) -4 para que compartilhem todos os 4 oxigênios em cada tetraedro. Esses 8 modos de arranjo estrutural dos tetrtaedros (SiO4) -4 , correspondem aos 8 polimorfos conhecidos da sílica. Existem três categorias principais seguintes de polimorfos da sílica: o quartzo, com temperatura e simetria mais baixa e retículo mais compacto; a tridimita, com temperatura e simetria mais alta que o quartzo e estrutura mais aberta e a cristobalita com temperatura mais alta, simetria máxima e o retículo mais dilatado. Cada um destes tipos estruturais pode ser transformado no outro mediande o rompimento das ligações silíciooxigênio e o rearranjo dos tetraedros em um novo padrão, mas a transformação de um tipo no outro é um processo lento e os três tipos podem coexistir de maneira metaestável. Cada uma das três categorias, contudo, apresenta modificações de temperatura baixa (polimorfo ) e temperatura alta (polimorfo ) que se diferenciam somente pelo comprimento ou Estrutura tectossilicática Aa Ab AcTetraedro apontando Para cima Tetraedro apontando Para baixo Aa Ab GP = 4 Si:O = 1 : 2 27 direção das ligações entre o silício e o oxigênio, podendo se transformar rapidamente um no outro, de maneira reversível, em uma temperatura de inversão definida, sem necessidade de rompimento das ligações químicas ou destruição física do cristal. Polimorfos da sílica (SiO2) Polimorfo Simetria Dimensões da cela Z VCU Ie d T Quartzo Hexagonal-R (32) a = 4,91 ; c = 5,404 3 112,96 56,16 2,65 Até 573 o C Quartzo Hexagonal-H (622) a = 5,01; c = 5,47 3 118,90 53,34 2,53 573 o C a 870 o C Tridimita Ortorrômbico (2/m2/m2/m) a = 5,04; b = 8,74; c = 8,24 8 362,97 46,61 2,26 Até 117 o C Tridimita Hexagonal-H (6/m2/m2/m) a = 5,03; c = 8,22 4 180,11 46,96 2,22 870 o C a 1470 o C Cristobalita Tetragonal (422) a = 4,97 ; c = 6,92 4 170,93 49,49 2,33 Até 200- 275 o C Cristobalita Isométrico (4/m32/m) a = 7,13 8 362,47 46,67 2,20 1470 o C a 1713 o C Coesita Monoclínico (2/m) a = 7,17; b = 12,38; c = 7,17; = 120o 16 551,17 61,39 2,93 450-800 o C 38 kb Stilshovita Tetragonal (4/m2/m2/m) a = 4,18; c = 2,665 2 46,54 90,88 4,28 > 1200 o C 130 kb Lechatelierita amorfa Polimorfos da sílica. Z = número de fórmulas mínimas na cela unitária do mineral, VCU = volume da cela unitária do mineral, Ie = índice de empacotamento, calculado pela razão VIONS/VCU, considerando os íons como esferas (Rsi = 0,26 e RO = 1,36). d = densidade, T = temperatura de estabilidade ou de existência metaestável (tridimita e cristobalita ). Conforme a tabela acima, em condições de pressão atmosférica, o quartzo é estável até 573 o C. Acima desta temperatura o quartzo passa a ser estável até 870 o C. Entre 870 e 1470 o C a tridimita é estável, podendo coexistir de maneira metaestável com a cristobalita, acima deste intervalo de temperatura, até fundir em 1670 o C. Abaixo deste intervalo, a tridimita pode coexistir metaestavelmente com o quartzo, até 117 o C, temperatura de conversão para a tridimita , a qual pode ocorrer metaestavelmente até a temperatura atmosférica. A cristobalita é estável a partir de 1470oC, até fundir em 1713 o C, podendo coexistir de maneira metaestável com o quartzo e com a tridimita, até 200-275 o C, temperatura de conversão para a cristobalita , a qual pode ocorrer metaestavelmente até a temperatura atmosférica. Os polimorfos de temperatura mais alta normalmente possuem maior volume da cela unitária (VCU) e menor densidade (d), a qual aumenta com o índice de empacotamento (Ie) que é a porcentagem do espaço efetivamente ocupado pelos íons na cela unitária do mineral. A coesita e stilshovita são polimorfos raros, de alta pressão, que ocorrem em condições de impacto, ou em kimberlitos (coesita). A stilshovita é o polimorfo de alta densidade (4,28) e temperatura (1200 o C), com estrutura muito compacta (Ie = 90,88) e formado em altíssima pressão (130 kb). O quartzo ocorre em uma ampla variedade de ambientes de formação, desde o ambiente exógeno, nas rochas sedimentares e nos solos, onde precipitada quimicamente como sílica 28 microcristalina e até amorfa (opala), passando pelasrochas metamórficas, onde é um importante componente nos xistos, gnaisses e quartzitos, e também nas rochas ígneas onde é um dos principais minerais formadores de rocha, juntamente com os feldspatos. O quartzo ocorre também em veios hidrotermais, onde forma depósitos de cristal de rocha e ametista, ocorrendo também como mineral de ganga associado aos depósitos metalíferos. A tridimita e cristobalita ocorrem mais restritamente em rochas vulcânicas. Cristais octaédricos de cristobalita em rocha vulcânica. Em conseqüência da grande diversidade de condições de formação, o quartzo ocorre em uma quantidade expressiva de variedades seguintes, conforme o ambiente de formação: 1- Variedades cristalinas de granulação grossa: Cristal de rocha: quartzo incolor, normalmente em cristais bem desenvolvidos Ametista: quartzo lilaz normalmente em cristais bem desenvolvidos Quartzo rosa: quartzo vermelho-róseo cristalino de granulação grossa, mas normalmente sem forma geométrica definida. Quartzo esfumaçado (Fume): quartzo de coloração escura resultante da exposição à radiação Citrino: quartzo amarelo claro normalmente em cristais desenvolvidos Cristais tabulares de tridimita em rocha vulcânica. Cristal de rocha Ametista Quartzo Fumê Qartzo Citrino Quartzo Rosa 29 Quartzo leitoso: quartzo de coloração branca leitosa em conseqüência da presença de micro- inclusões. Olho de gato: quartzo que ao ser lapidado em forma redonda exibe um efeito de acatassolamento. 2- Variedades criptocristalinas fibrosas As variedades criptocristalinas fibrosas de quartzo são denominadas genericamente de calcedônia. A calcedônia deposita-se a partir de soluções aquosas e ocorre freqüentemente revestindo ou preenchendo cavidades nas rochas. A cor e a disposição em faixas dão origem às seguintes variedades de calcedônia. Cornalina: variedade de calcedônia vermelha Sardo: Variedade de calcedônia parda Crisoprásio: Variedade de calcedônia verde maçã, determinada pela presença de níquel. Ágata: variedade de calcedônia matizada com camadas alternadas de calcedônia e opala ou quartzo criptocristalino granular. As diferentes cores apresentam-se normalmente como faixas paralelas finas, geralmente curvas, em alguns casos concêntricas. Em algumas ágatas, as diferentes cores apresentam-se distribuídas irregularmente. Ágatas estratificadas e polidas Quartzo leitoso Quartzo olho de gato Crisopásio Sardo Cornalina 30 O jasper é uma variedade de ágata estratificacada vermelha, determinada pela presença de inclusões de hematita. O ônix é uma variedade de ágata estratificada, com as camadas dispostas em planos paralelos e o sardônix é um ônix com sardo. 3- Variedades criptocristalinas granulares Sílex: quartzo criptocristalino químico normalmente de coloração escura. Foi usado pelo homem primitivo para confecção de utensílios. Chert: rocha silicosa química maciça e compacta, semelhante ao sílex, mas usualmente de coloração clara. Grupo dos feldspatos Os feldspatos constituem um dos grupos minerais mais importantes, pois são os minerais essenciais mais abundantes nas rochas da crosta terrestre, sobretudo as rochas ígneas, cuja classificação e nomenclatura dependem da participação destes minerais, com exceção das rochas ultramáficas e alguns tipos raros de rochas alcalinas, onde os feldspatos são acessórios (ou ausentes). Os feldspatos ocorrem amplamente, também, nos pegmatitos e veios hidrotermais. Nas rochas metamórficas são constituintes essenciais nos gnaisses e xistos e ocorrem também nos hornfelses. Nas rochas sedimentares, os feldspatos também são importantes, sobretudo nas rochas clásticas de granulação grossa (arenitos e conglomerados), onde ocorre como mineral detrítico ou autigênico, juntamente com o quartzo que predomina por ser mais resistente ao intemperismo. Os feldspatos são tectossilicatos de alumínio, sódio, potássio, cálcio e, mais raramente, bário. Cristalizam nos sistemas monoclínico ou triclínico, mas seus cristais prismáticos e tabulares são semelhantes e todos apresentam clivagem prismática boa em duas direções ortogonais nos monoclínicos e aproximadamente ortogonais nos triclínicos. Quando o alumínio não está presente, como no caso do grupo da sílica, a estrutura tectossilicática é eletricamente neutra. Nos outros tectosilicatos, entretanto, o Al +3 está sempre presente em coordenação tetraédrica (NCAl = 4), ocupando o lugar do Si +4 e formando tetraedros (AlO4) -5 quase idênticos em tamanho e configuração Silex Jaspe Sardônix ônix Chert 31 aos tetraedros (SiO4) -4 , diferindo, no entanto, na carga elétrica, com uma unidade negativa a mais que o tetraedro (SiO4) -4 , tornando a estrutura carregada negativamente. Desse modo, os cátions de potássio (K + ), sódio (Na + ), cálcio (Ca +2 ) e bário (Ba +2 ) são introduzidos na estrutura dos tectossilicatos para reequilibrar as cargas elétricas negativas originadas pela entrada do Al +3 nas posições tetraédricas. Desprezando-se o feldspato de bário BaAl2Si2O8 (celsiana) que é um componente de menor importância, a maioria dos feldspatos pode ser considerada quimicamente como membro de um sistema ternário entre os componentes ortoclásio (Or) KAlSi3O8, albita (Ab) NaAlSi3O8 e anortita (An) CaAl2Si2O8, conforme o diagrama abaixo. Os três cátions K + , Na + e Ca +2 ocupam todos a mesma posição na estrutura dos feldspatos, em coordenação 6 - 9 e podem se substituir em maior ou menor grau formando duas séries de minerais seguintes: 1) Feldspatos com composição entre o ortoclásio (Or) KAlSi3O8 e a albita (Ab) NaAlSi3O8 são denominados feldspatos alcalinos (alcalifeldspatos) ou K-feldspatos, os quais normalmente contêm menos de 5 a 10 % de (An) CaAl2Si2O8 em sua composição, com exceção dos álcali-feldspatos sódicos, que podem ser mais ricos em cálcio. 2) Feldspatos com composição entre a albita (Ab) NaAlSi3O8 e a anortita (An) CaAl2Si2O8 são denominados plagio- clásios, os quais normalmente contêm menos de 5 a 10 % de (Or) KAlSi3O8. Feldspatos com composição ternária, o u s e j a , participação importante dos três componentes, não são raros e sua classificação como K-feldspato ou plagioclásio é arbitrária. Os plagioclásios formam uma série contínua estável em qualquer temperatura, com substituição iônica completa entre Na + e Ca +2 , acoplada com substituição entre Si +4 e Al +3 . Por outro lado, somente em condições de temperatura elevada, os K-feldspatos podem formar uma série contínua, com substituição iônica completa entre K + e Na + , pois em temperaturas mais baixas maior parte da faixa composicional da série (entre Or15 e Or85) se desmistura em dois feldspatos alcalinos, um potássico (microclina) e outro sódico (albita), sendo o conjunto denominado pertita. A desmisturação ou exsolução nos feldspatos alcalinos ocorre por duas razões: 1) A diferença nos raios iônicos do K + (1,55 A) e do Na + (1,18 A) situa-se entre 20 e 30%, alta demais para a substituição ser completa. 2) A diferença estrutural entre os feldspatos alcalinos potássicos e sódicos limita a substituição iônica. A compreensão das relações entre
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