Minerais na Crosta Terrestre

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MINERAIS
Prof. Jaedson Mota
Fortaleza- CE
2013
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AS CAMADAS DA TERRA
Ca, Na
Si, Mg, Fe
Silicatados,
Silicatados
(Fe, Mg),
Si, Al, P,
Olivina 
Olivina
Metais
(Fe, Ni)
Metais
(Fe e Ni)
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COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CROSTA TERRESTRE
(base massa)
Fonte: CLARK.
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COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA DA CROSTA TERRESTRE
Fonte: Teixeira et al. (2000). Decifrando a terra.
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É um elemento ou composto químico homogêneo, formado por processos inorgânicos, de composição química definida, com arranjo atômico ordenado e encontrado naturalmente na crosta terrestre. Via de regra, é sólido nas CNTP.
MINERAL ?
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POR QUE ESTUDAR OS MINERAIS?
 Avaliar o grau de evolução do solo.
Quartzo e feldspatos:
São mais resistentes
Olivina, augita, hornblenda:
São menos resistentes
Solo derivado de rochas com quartzo, feldspatos e minerais ferromagnesianos
Então,
 que apresenta quartzo e feldspato potássico como minerais primários
 é muito mais evoluído do que um mesmo que contenha ferromagnesianos
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Avaliar o potencial de reserva de nutrientes para as culturas agrícolas.
Reserva mineral a curto prazo
Ferromagnesianos, feldspatos 
(< 0,02 mm)
Reserva mineral a médio prazo
Ferromagnesianos, feldspatos 
(> 0,02 mm)
Reserva mineral a longo prazo
Feldspatos potássicos, muscovita e outros mais resistentes (> 0,02 mm)
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CLASSIFICAÇÃO DOS MINERAIS
Com base no ânion ou no radical aniônico dominante em sua fórmula química.
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MINERAIS NA CROSTA TERRESTRE
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MINERAIS NA CROSTA TERRESTRE
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MINERAL ESSENCIAL
Mineral constituinte de uma rocha, fundamental para a sua definição, caracterização e classificação. 
Tem importância pelo teor significativo com que ocorre na rocha e/ou pelo seu significado petrogenético. 
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MINERAL ACESSÓRIO
	Mineral que participa das rochas como elemento menor ou traço e não influi na definição, caracterização e classificação da rocha.
Tem importância na definição de características econômicas específicas de uma formação rochosa (ex.: zircão). 
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MINERAIS PRIMÁRIOS
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Quartzo
	Variedade cristalina da sílica. Um dos minerais mais frequentes na natureza (rochas ígneas, metamórficas e sedimentares).
Generalidades
- São translúcidos ou opacos;
- Apresentam resistência ao intemperismo;
- Apresentam baixa cinética de dissolução; e
- Não são fonte de nutrientes às plantas.
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Importância do Quartzo
	A sua importância agrícola não se deve à sua qualidade como fornecedor nutrientes às plantas, mas como constituinte dos solos.
 Predomina na fração areia: influência nos atributos 
 físicos; e
 Via de regra, ao contrário dos outros minerais, não 
 se decompõe, apenas se fragmenta.
DESGASTE FÍSICO SEM ALTERAÇÃO QUÍMICA
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Feldspatos
	São tectossilicatos que ocorrrem devido à substituição do Silício pelo Alumínio nos tetraedros.
Generalidades
- São translúcidos ou opacos;
- São cristais mistos: potássio, sódio e cálcio
 Clivagem: ortoclásios e plagioclásios
Ângulo reto
(Feldspatos-K)
Ângulo oblíquo
(demais Feldspatos)
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Importância dos Feldspatos
	Constituem cerca de 60% das rochas ígneas; fonte de potássio, cálcio e sódio; fornecem argilominerais quando do seu intemperismo.
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Micas
	São minerais formados pela condensação de duas lâminas tetraédricas em sanduíche com uma lâmina octaédrica, formando uma unidade cristalográfica.
Generalidades
- São comuns nas diversas rochas; e
- Micas
Muscovita
(mica branca)
Biotita
(mica preta)
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- A biotita perde o potássio mais facilmente que a muscovita, o que leva à ocorrência de biotita apenas em solos jovens; 
- A biotita libera o potássio de sua estrutura de 10 a 100 vezes mais rápido que a muscovita.
Muscovita
(mica branca)
Biotita
(mica preta)
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Intemperismo das micas
- É necessário meio ácido, e que todas as fontes de potássio sejam exauridas:
Mica
Remoção de potássio
Vermiculita
Importância das Micas
	São fonte de nutrientes às plantas (por exemplo, de potássio); dão origem a importantes minerais expansíveis 2:1.
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Piroxênios e Anfibólios
- Clivagem: piroxênios; anfibólios
perpendicular
oblíqua
São silicatos de Mg, Ca e Fe, com ou sem Al2O3 e Fe2O3
Augita
Quimicamente parecidos com os piroxênios, mas possuem (OH) em sua composição
Hornblenda
Generalidades
- São caracterizados como minerais máficos;
- Ocorrem frequentemente nas rochas básicas; e
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Importância dos Piroxênios e Anfibólios
	Constituem cerca de 17% das rochas ígneas; fonte de cálcio e de magnésio. fornecem argilominerais quando do seu intemperismo.
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Olivinas
	São minerais constituídos por silicatos de magnésio e ferro, com fórmula química (Mg,Fe)2SiO4.
Generalidades
- Cor verde;
- Presentes em rochas magmáticas escuras; e
- Importância agrícola: fonte de Fe e Mg.
- Principais espécies:
Fosterita (Mg2SiO4)
Fayalita (Fe2SiO4)
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Sulfetos
Principais espécies mineralógicas:
1. Elementos metálicos somados ao enxofre;
2. Brilho metálico; e 
3. Oxidam ou hidratam rapidamente.
Pirita (FeS2)
Galena (PbS)
Inibe o crescimento vegetal pelo excesso de ácido sulfúrico.
Importância agrícola:
Pirita + oxigênio + água → Sulfato ferroso + ac. sulfúrico 
 2FeS2 + 7O2 + 2H2O → 2FeSO4 + 2H2SO4
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Sulfatos
Principais espécies:
1. Ocorrem comumente em solos; e
2. São solúveis.
Gipsita (CaSO4.2H2O)
Anidrita (CaSO4)
Importância agrícola:
São fonte de cálcio e enxofre para as plantas; e
São empregados como corretivos de solos alcalinos.
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Carbonatos
Principais espécies:
Minerais que ocorrem com frequência em solos, principalmente os derivados de rochas sedimentares e metamórficas.
Calcita (CaCO3)
Dolomita Ca,Mg(CO3)2
Importância agrícola:
São fonte de cálcio e magnésio para as plantas; e
São empregados como corretivos de solos ácidos.
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Fosfatos
A principal espécie mineralógica é a apatita (Ca5(Cl,F)(PO4)3 e tem importância agrícola pelo fato de fornecer fósforo às plantas.
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Óxidos
Principais espécies:
São resultantes da combinação de um metal com o oxigênio.
Importância agrícola:
São fonte de ferro para as plantas.
Magnetita (Fe3O4)
Hematita (Fe2O3)
Limonita (2Fe2O3.3H2O)
Ilmenita (FeTiO2)
Rutilo (TiO2)
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Alguns minerais primários essenciais e acessórios que ocorrem na natureza
Fonte: Melo et al., 2009.
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Se originam de transformações químicas a partir dos minerais primários. Podem ser silicatados ou não.
Argilominerais silicatados
MINERAIS SECUNDÁRIOS
São silicatos de Al, Fe e Mg hidratados, com estruturas cristalinas em camadas, constituídos por folhas contínuas de tetraedros de silício, ordenados de forma hexagonal, condensados com folhas octaédricas de hidróxidos de metais tri e divalentes.
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Por que estudar os argilominerais silicatados ?
É a fração ativa do solo e participa de praticamente todas as reações fisico-químicas 
- Coloides na presença de cargas elétricas
 Adsorvem íons ( superfície específica)
- Fazem ligações com moléculas de água
- Apresentam plasticidade e pegajosidade
- Susceptíveis à dispersão e floculação
- Exibem dureza e tenacidade quando secos
- Alguns podem variar de volume: f(umidade)
Características
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Classificação dos argilominerais
Filossilicatos
Tetraedros
Octaedros
Si
Al
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Importante: Substituição isomórfica
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Substituição isomórfica nos tetraedros
Si4+ 1,17 Angstrom por Al3+ 1,43 Angstrom
Al3+ 1,43 Angstrom por Mg2+ 1,60 Angstrom
Substituição isomórfica nos octaedros
Al3+ 1,43 Angstrom por Fe2+ 1,24 Angstrom
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Tipos de argilominerais silicatados
1:1
Ex.: Caulinita
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Tipos de argilominerais silicatados
2:1
Ex.: Montmorilonita
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Tipos de argilominerais silicatados
2:1:1 ou 2:2
Ex.: Cloritas
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O que são argilominerais não silicatados
?
São os minerais que persistem ao final do processo de intemperismo e contêm óxidos ou hidróxidos de Fe e Al.
Gibbsita: Al(OH)3
Hematita: Fe2O3
Goethita: FeOOH
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Superfície específica: área por unidade de massa ou de volume.
Atributos dos minerais secundários
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Considera-se como SE de uma partícula toda a superfície externa – superior, inferior, lateral – mais a interna, entre camadas, quando existir.
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Capacidade de troca de cátions (CTC)
A CTC do solo é definida como a quantidade de cátions que pode ser adsorvida pelas partículas do solo (minerais de argila, óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio), e trocadas com a solução do solo.
* Os cátions adsorvidos não fazem parte da estrutura do mineral; estão aderidos superficialmente;
* A CTC é função principalmente das cargas elétricas das partículas e de sua SE.
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Carga permanente → substituição isomórfica
Substituição isomórfica = substituição de um cátion por outro de tamanho similar, na estrutura do cristal, sem que ocorra uma mudança significativa na estrutura.
	* Si+4 por Al+3 no tetraedro de Si
	* Al+3 por Mg+2 ou Fe+2 no octaedro de Al 
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jaedson.mota@ufc.br
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