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Universidade Federal do Rio Grande do Sul 
Departamento de Engenharia de Minas 
Geologia de Engenharia I 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Mineralogia - Estudo dos Minerais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Rodrigo Peroni 
Abril 2003 
 
Geologia de Engenharia I – ÁREA1 
Rodrigo Peroni 
 
1. MINERALOGIA - ESTUDO DOS MINERAIS 
Mineral: é uma substância sólida de ocorrência natural na forma elementar ou de composição 
química inorgânica definida e estrutura atômica característica. 
A mineralogia é o ramo da ciência geológica que estuda os diversos tipos minerais e suas 
propriedades, as quais são det erminadas por características físicas (dureza, clivagem, traço, etc), 
óticas (brilho, cor) e químicas (composição). 
Os minerais se formam por cristalização, a partir dos líquidos magmáticos ou soluções termais, 
pela recristalização em estado sólido ou ainda como produto de reações químicas entre sólidos e 
líquidos. A composição química e as propriedades cristalográficas bem definidas do mineral fazem 
com que ele seja único dentro do reino mineral, recebendo um nome característico. Cada tipo de 
mineral constitui uma espécie mineral. 
2. MINERALOGIA - CONCEITOS E DEFINIÇÕES 
Minerais constituem fases sólidas e são formados por átomos localizados sistematicamente e 
organizados tridimensionalmente. 
Características importantes: Composição Química e Estrutura Cristalina. 
Estrutura cristalina: é o arranjo atômico de um mineral. 
Substâncias cristalinas: todas as substâncias químicas que possuem estrutura atômica 
ordenada e regular. 
Substância amorfa: substância que não possui estrutura atômica ordenada e regular também 
chamado de mineralóide (ex. vidro vulcânico, âmbar, carvão, opala…). 
Alguns poucos minerais têm uma composição química muito simples dada por átomos de um 
mesmo elemento químico (carbono – diamante e grafite,enxofre-enxofre, ouro-ouro,cobre-cobre) 
também chamados de elementos nativos. Porém em sua grande maioria os minerais são formados 
por compostos químicos que resultam da associação de diferentes elementos químicos. 
Quanto à definição de cristalizado, significa que o mineral possui um arranjo atômico interno 
tridimensional. 
Cristal é um mineral que ocorre na forma de poliedro limitado por faces planas. Devido a ação 
de forças inter-atômicas, possui uma ordenação estrutural de seus elementos e, por isso, manifesta 
uma forma poliédrica. 
Cristalografia é a ciência que estuda os cristais. 
Sempre que a cristalização se der em condições geológicas ideais, a estrutura atômica de um 
mineral se apresenta com uma forma geométrica externa, com o aparecimento de faces arestas e 
vértices naturais. Nessa situação a amostra do mineral será chamada também de cristal. 
Os átomos constituintes de um mineral encontram-se portanto, distribuídos ordenadamente, 
formando uma rede tridimensional (retículo cristalino), gerada pela repetição de uma unidade atômica 
ou iônica fundamental que possui as propriedades físico-químicas do mineral completo. Essa unidade 
que se repete é a cela unitária. O conjunto que vai servir de base para a construção do retículo 
cristalino. 
O termo rocha é usado para descrever uma associação de minerais que por motivos 
geológicos distintos, apresenta-se intimamente unido. Embora coesa, e muitas vezes “dura” a rocha 
em geral não é homogênea. Ela não tem a continuidade física de um mineral e, portanto pode ser 
subdividida em todos os seus minerais constituintes. 
Já o termo minério é utilizado apenas quando o mineral ou a rocha apresentar importância 
econômica. 
3. MINERAIS E SUA QUÍMICA 
Alguns poucos minerais têm uma composição química muito simples dada por átomos do 
mesmo elemento químico. Ex. diamante, ouro, enxofre, grafite. Porém, a grande maioria dos minerais 
é constituída por compostos químicos que resultam da combinação de diferentes elementos 
químicos, podendo variar sua composição dentro de limites definidos. 
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Importância: já que os minerais são substâncias químicas com estruturas cristalinas (arranjos 
atômicos), é necessário conhecer a estrutura do átomo a fim de entender os fatores que governam as 
propriedades dos minerais. Um átomo é a menor partícula que retém todas as propriedades de um 
elemento químico. 
Átomo: prótons + nêutrons + elétrons 
Íon: átomo carregado positivamente (cátion) ou negativamente (ânion). 
Composto químico: forma-se a partir da combinação de um ou mais cátions com um ou mais 
ânions, ex. NaCl (halita), CaF2 (fluorita). 
3.1. LIGAÇÕES ATÔMICAS NOS MINERAIS 
As forças que ligam entre si as partículas componentes dos sólidos cristalinos são de natureza 
elétrica. A espécie e a intensidade dessas forças são de grande importância na determinação das 
propriedades físicas e químicas dos minerais. A dureza, a clivagem, a fusibilidade, a condutibilidade 
elétrica e térmica e o coeficiente de expansão térmica estão diretamente relacionados com a natureza 
das forças de ligação. Em geral, quanto mais forte a ligação, tanto mais duro o cristal, tanto mais alto 
seu ponto de fusão e tanto menor seu coeficiente de expansão térmica. 
Os átomos que constituem os minerais se mantêm unidos em uma estrutura cristalina por meio 
de ligações atômicas. Basicamente resumidas em quatro tipos principais de ligação: 
Ligação iônica (metal com não metal): Comparando-se a atividade química dos elementos com 
a configuração de suas camadas exteriores de elétrons, chega-se à conclusão que todos os átomos 
têm forte tendência de completar uma configuração estável da camada exterior. O resultado da 
atração mútua entre cátions e ânions, é a formação de compostos estáveis. ex. NaCl (Na tende a 
perder elétrons e se tornar cátion enquanto o Cl tende a captar elétrons e se tornar ânion). 
Ligação covalente (não metal com não metal): resulta da ligação, compartilhamento, de 
elétrons entre núcleos positivos,. Essa ligação é a mais forte das ligações químicas, os minerais 
assim ligados caracterizam-se pór insolubilidade geral, grande estabilidade e pontos de fusão e de 
ebulição muito altos. (ex. diamante cada átomo de C tem 4 elétrons na camada de valência que são 
compartilhados com 4 átomos adjacentes formando uma estrutura extremamente resistente em 
termos de atração resultando em material de alta dureza). 
Ligação metálica: Nesse tipo de ligação, que acontece com os metais, os átomos se mantêm 
unidos numa disposição por grande força de atração os metais. Nas ligações metálicas, os elétrons 
da última camada de um grupo de átomos são fracamente atraídos pelo núcleo de seus átomos, 
deslocando-se entre os diversos núcleos do grupo atômico. Dessa forma, os átomos perdem elétrons, 
tornando-se cátions. São os elétrons desse tipo de ligação, que possuem certa liberdade de 
movimento, que explicam muitas propriedades dos metais tais como condutividade elétrica, 
condutividade térmica, plasticidade, tenacidade e ductibilidade. 
Ligação de Van Der Waals: ligação mais fraca que as anteriores resultado de atração 
eletrostática entre íons, ex. grafite (cada átomo é unido por ligação covalente a outros 3 átomos em 
cada plano de “foliação” porém os planos são unidos por fracas ligações de Van Der Waals, por isso 
a baixa resistência a ruptura do grafite). 
Cristais com mais de um tipo de ligação 
Entre as substâncias minerais que ocorrem naturalmente, é rara a presença de um tipo de 
ligação único. Quando isso acontece, o cristal participa das propriedades dos diferentes tipos de 
ligação representadas, resultando muitas vezes em propriedades fortemente direcionais. ex. grafita, 
ligação covalente forte dentro das camadas e ligação fraca de van der walls entre as camadas. Micas, 
compostas por camadasde tetraedros de sílica fortemente ligados com ligação iônica relativamente 
fraca unindo as camadas bem observadas pelos planos de clivagem bem definidos. 
4. MINERALOGIA - ESTRUTURA CRISTALINA 
Estrutura cristalina é o padrão geométrico que os átomos assumem em um sólido (mineral). As 
superfícies planas de um cristal são manifestações externas da estrutura cristalina, dos arranjos 
estruturais (cristalinos) internos. 
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Os minerais que advém de um processo lento de formação crescem por cristalização e formam 
uma estrutura cristalina, tendendo a apresentar uma forma poliédrica compatível com o arranjo 
atômico interno quando há espaço disponível para seu crescimento. 
Nota: Mineral é o resultado de sua composição química com a sua estrutura cristalina o que irá 
definir as suas propriedades físicas. 
Devido à estrutura interna, muitos minerais apresentam propriedades importantes: 
Isomorfismo: são minerais que possuem estrutura cristalina semelhante, mas composição 
química variável de tal forma que duas ou mais substâncias com mesma função química e mesmo 
tipo de retículo cristalino e ainda volumes atômicos aproximados formam cristais de mistura de 
diferentes proporções. A tolerância máxima de mistura num mineral é de 15% ou seja, um mineral 
pode apresentar no máximo 15% de elementos estranhos à sua composição química "oficial". Acima 
de 15%, já é considerado isomorfismo. Ex. Série albita-anortita. 
Polimorfismo: fenômeno pelo qual uma substância ocorre com aspectos estruturais diferentes, 
variando suas propriedades físicas. O exemplo mais famoso é o do diamante e do grafite: 
diamante : transparente, incolor, dureza 10, denso 
grafite : opaco, preto, dureza 1,5, menos denso 
Os dois tem por composição química o carbono, mas no diamante há uma rede cúbica e no 
grafite uma rede hexagonal: logo, as variações nas propriedades devem-se à característica do 
retículo cristalino. 
Temos, assim, os minerais DIMORFOS (com duas formas diferentes), e os TRIMORFOS (com 
três formas diferentes): 
Exemplos: 
FeS2: pirita (cúbica, dureza 6, densidade 5) marcassita (ortorrômbica, dureza 6, dens. 4,85) 
CaCO3: calcita (trigonal, dureza 3, dens. 2,71) aragonita (ortorrômbica, dureza 3,5, dens. 2,95) 
SiO2: quartzo, tridimita e cristobalita 
TiO2: rutilo, anatásio e brookita 
4.1. ISOTROPIA E ANISOTROPIA 
Foi realizada uma experiência em que recobriu com cera um cristal de gipsita (CaSO4 nH2O). 
Depois, aqueceu uma agulha e tocou uma face recoberta com cera em vários pontos com a ponta da 
agulha. A cera derreteu formando uma série de elipses iso-orientadas. Fazendo a mesma experiência 
com vidro, constata-se que a cera fundida devido ao calor da ponta aquecida da agulha forma 
círculos. No primeiro caso, houve variação de reações nas diferentes direções do cristal ou seja, o 
calor propagou-se com maior velocidade em uma direção e mais lentamente na outra direção. A esta 
característica dá-se o nome de anisotropia e a estes cristais denominamos anisótropos. No segundo 
caso, o calor propagou-se com a mesma velocidade em todas as direções, ou seja, houve 
"constância de reações nas diferentes direções". A isto denominamos de isotropia e os cristais com 
esta característica são os cristais isótropos. 
4.2. FORMAS CRISTALINAS 
Forma é o conjunto de faces que compõe um cristal. Em seu significado mais comum, o termo 
forma é usado para indicar a aparência externa geral, porém na cristalografia, esta aparência é 
denominada Hábito Cristalino. Forma combinada é aquela formada por mais de uma forma simples. 
Forma aberta é um conjunto de faces que não limita espaço. Forma fechada é um conjunto de faces 
equivalentes que limitem uma porção do espaço. Assim, um cristal exibe normalmente diversas 
formas em combinação umas com as outras, mas pode ser apenas uma, desde que esta seja uma 
forma fechada. No caso de formas abertas, necessita-se pelo menos duas delas para formar o cristal, 
já que qualquer combinação de formas deve encerrar espaço. 
São formas abertas: 
1. Pédion: uma face única 
2. Pinacóide: duas faces paralelas 
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3. Domo: duas faces não paralelas simétricas em relação a um plano de simetria (telhadinho). 
4. Esfenóide: duas faces não paralelas simétricas em relação a um eixo de simetria binário. 
5. Prisma: forma composta por 3,4,6, 8 ou 12 faces, todas paralelas a um dos eixos, 
geralmente um dos eixos cristalográficas. 
6. Pirâmide: forma composta por 3,4,6,8 ou 12 faces, simétricas a um mesmo eixo, geralmente 
um dos eixos cristalográficos. 
São formas fechadas: 
1. Bisfenóide: forma de 4 faces, na qual duas faces do esfenóide superior se alternam com as 
do esfenóide inferior. 
2. Bipirâmide: forma de 6,8,12,16 ou 24 faces, que podem ser consideradas como formadas 
por pirâmides mediante reflexão sobre um plano de simetria horizontal. 
3. Escalenoedro: forma de 8 ou 12 faces, cada uma com a forma de um triângulo escaleno. 
4. Trapezoedro: forma com 6, 8 ou 12 faces, com forma de trapezóide. 
5. Romboedro: forma composta por 6 faces cujas arestas de interseção não formam ângulos 
retos entre si. Pertence ao sistema trigonal. 
6. Todas as formas do sistema cúbico. 
4.3. HÁBITO CRISTALINO 
É a forma característica (habitual) de um cristal, ou a combinação de formas em que um 
mineral cristaliza. O hábito do cristal inclui a configuração geral e as irregularidades de seu 
crescimento. É chamado simplesmente hábito do mineral e pode ser observada principalmente 
quando o mineral cresce em condições geológicas ideais. 
O conceito inclui: 
a) forma cristalográfica; 
b) forma geral (tabular, prismático, maciço, colunar); 
c) tipo de agrupamento cristalino; 
d) imperfeições. 
Os hábitos mais comuns são o laminar, o prismático, o fibroso, o acicular, o tabular e o 
equidimensional. 
 
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4.4. ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DOS CRISTAIS 
Os cristais como poliedros, são sólidos em 3 dimensões e apresentam os seguintes elementos: 
faces 
arestas 
ângulos planos (formados por 2 arestas) 
ângulos diedros (formados por 2 faces) 
vértices (ângulos formados por 3 ou mais arestas ou faces) 
4.5. ELEMENTOS DE SIMETRIA DOS CRISTAIS 
Os minerais mostram pelo arranjo de suas faces uma simetria definida, que permite agrupá-los 
em diferentes classes. 
As várias operações que podem ser efetuadas com um cristal, que resultam em fazê-lo 
coincidir com a posição inicial, são conhecidas como operações de simetria. Essas operações são 
feitas com base nos seguintes elementos de simetria: 
Plano de simetria (plano imaginário que divide o cristal em duas metades onde uma é o 
espelho da outra) 
Eixo de simetria (linha imaginária em torno da qual se pode girar o cristal e repetir n posições 
idênticas no espaço) 
Centro de simetria (ponto imaginário no interior do cristal a partir do qual em sentidos opostos 
e iguais distâncias encontra-se elementos iguais). 
4.6. CLASSES E SISTEMAS CRISTALINOS 
Os cristais possuem conjuntos de elementos de simetria, esses conjuntos chamados grupos 
ponto de simetria são descritos segundo notações de simetria. 
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Ex. cubo: 3E4 4E3 6E2 C 9P 
Existem somente 32 combinações possíveis dos vários elementos de simetria (32 gps) que dão 
origem a 32 classes de cristais. Estas classes são agrupadas em 6 sistemas cristalinos, os quais 
agrupam as classes com características de simetria comum entre si. 
4.6.1. SISTEMAS CRISTALINOS 
Os minerais ocorrem geralmente na forma cristalizada. Todos os materiais cristalizados 
possuem arranjo tridimensional ordenado e regular dos átomos ou íons constituintes, formando 
retículosatômicos e iônicos. Conforme o arranjo ordenado, cada cristal apresenta planos de 
cristalização específicos. Os minerais que possuem forma externa definida pelos próprios planos de 
cristalização são denominados minerais idiomórficos. Estes podem mostrar várias formas e hábitos, 
mesmo assim, os ângulos entre os planos de cristalização são constantes. Este fenômeno é 
denominado lei de constância de ângulos interfaciais. Através da medida dos ângulos interfaciais, 
pode-se especificar os tipos de minerais examinados. 
Por outro lado, cada cristal possui intervalos atômicos ou iônicos específicos. Estes intervalos 
são medidos com o auxílio de difratometria de raios-X. Este aparelho determina a estrutura cristalina 
de minerais pulverizados ou monocristais, sendo diferente da fluorescência de raios-X, utilizada para 
análises químicas. Estudos detalhados de difratometria de raios-X podem determinar forma e 
tamanho da cela unitária dos retículos atômico ou iônico, isto é, comprimentos das arestas, 
representados por a, b e c, e ângulo entre elas, ? , ? , ?. O ângulo entre as arestas a e b é chamado de 
?; o ângulo entre b e c, de ? ; o ângulo entre c e a, de ? . Estes parâmetros são chamados de 
parâmetros cristalográficos 
Conceito: são grupos distintos de classes cristalinas agrupadas, pela natureza análoga dos 
elementos de simetria que se combinam ou pelo modo com que esta combinação se efetua. 
Exceção: substância sem estrutura cristalina - amorfa. 
São também conhecidas como mineralóides e podem adquirir estrutura cristalina no estado 
sólido. 
Ex. opala (SiO2.H2O) amorfa ? calcedônia (SiO2) criptocristalina? quartzo (SiO2) micro ou 
macrocristalino 
Ex. limonita (Fe2O3.H2O) amorfa? hematita (Fe2O3) microcr. 
POLIEDRO 
FUNDAMENTAL 
SISTEMA CARACTERÍSTICA 
CRISTALOGRÁFICAS 
CARACTERÍSTICA 
SIMÉTRICA 
 
Regular 
(isotrópico ou 
cúbico) 
? = ? = ? = 90º 
a = b = c 
3 eixos quaternários e 
4 eixos ternários 
 
Tetragonal ? = ? = ? = 90º 
a = b ? c 
1 eixo quaternário 
 
Hexagonal ? = ? = 90º, ? = 120º 
a = b ? c 
1 eixo senário 
 
Romboédrico ? = ? = ? ? 90º 
a = b = c 
1 eixo ternário 
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Digonal 
(Rômbico) 
? = ? = ? = 90º 
a ? b ? c 
1 eixo binário 
 
Digonal 
(Monoclínico) 
? = ? = 90º, ? ? 
a ? b ? c 
1 eixo binário 
 
Triclínico [? ? ? ? ? ] ? 90º 
a ? b ? c 
Não tem eixo 
 
4.6.1.1. SISTEMA CÚBICO OU ISOMÉTRICO 
Todos os cristais no sistema isométrico possuem quatro eixos ternários de simetria e se 
referem aos três eixos perpendiculares entre si de comprimentos iguais. 
 
 
4.6.1.2. SISTEMA TETRAGONAL 
Caracterizado por um único eixo de simetria quaternário. Os cristais possuem três eixos 
mutuamente perpendiculares entre si e os dois eixos horizontais são de comprimento igual’, mas o 
eixo vertical é mais curto ou mais longo que os outros dois. 
 
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4.6.1.3. SISTEMA TRIGONAL 
 
 
 
 
 
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4.6.1.4. SISTEMA HEXAGONAL 
 
 
 
4.6.1.5. SISTEMA RÔMBICO 
 
 
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4.6.1.6. SISTEMA MONOCLÍNICO 
 
 
 
4.6.1.7. SISTEMA TRICLÍNICO 
 
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