Aula 04 Minerais

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GEOLOGIA APLICADA A ENGENHARIA
Minerais
Prof.: ELIANA FERNANDES
29/10/2013
	Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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Minerais - Definições
Crosta da Terra  formada de rochas, constituídas de minerais e mineralóides (vidro vulcânico, carvão e outros de origem orgânica). 
Os elementos químicos naturais formam mais de 2.000 diferentes combinações químicas, denominadas minerais, que constituem o reino mineral. 
Podemos definir:
MINERAL: É um elemento ou composto químico, de composição geralmente definida, de ocorrência natural e estrutura interna ordenada. São sólidos e produzidos por processos inorgânicos.
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Minerais - Definições
 Um MINERAL é toda substância natural, sólida e inorgânica que possui composição química determinada e apresenta propriedades morfológicas e físicas características.
Os minerais são sólidos, sob as condições normais de pressão e temperatura. 
A característica essencial do mineral é a sua ocorrência natural.
 Mineralogia – ciência que estuda as propriedades, composição, maneira de ocorrência e gênese dos minerais.
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Minerais - Definições
Minerais  se formam por cristalização, a partir de líquidos magmáticos, pela recristalização em estado sólido e ainda, como produto de reações químicas entre sólidos e líquidos.
 Mineral essencial: o mineral caracteriza um tipo de rocha, como por exemplo, o granito que é constituído pelo quartzo, micas e feldspatos;
 Minerais acessórios: revelam condições especiais de cristalização;
 Minerais secundários: aparecem na rocha depois de sua formação, ou seja, são formados da alteração de outros minerais. 
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Minerais
O estudo da identificação dos minerais pode ser realizado de duas maneiras: macroscópica e microscopicamente. 
 Macroscopicamente: o mineral pode ser observado e analisado em amostras de mão a olho nu, lupa de mão ou lupa binocular de pequeno aumento onde observam-se várias propriedades físicas;
 Microscopicamente: a partir de microscópios especializados, tais como o microscópio petrográfico ou o microscópio eletrônico.
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Estrutura Interna dos Minerais
Arranjo geométrico interno  estrutura cristalina.
 Macrocristalina;
 Microcristalina – microscópio comum;
 Criptocristalina – visível apenas ao microscópio com luz polarizada;
 Sem arranjo cristalino (amorfa).
Os minerais não-amorfos ocorrem como cristais , que são corpos com forma geométrica, limitados por faces, arranjadas de maneira regular e relacionadas com a orientação da estrutura cristalina.
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Estrutura Interna dos Minerais
A composição química, por si só, não é suficiente para a definição das propriedades de um mineral. 
Ex.: carbono pode originar, a depender de sua estruturação cristalina, tanto o diamante como a grafita.
Ambos minerais têm a mesma composição química, entretanto suas propriedades são bastante distintas, algumas antagônicas: o diamante tem alto peso específico (menor espaçamento entre os átomos de carbono), enquanto que a grafita toma-se quebradiça, devido ao grande espaçamento existente entre seus átomos agrupados paralelamente à base de seu arranjo prismático hexagonal.
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Estrutura Interna dos Minerais
Polimorfos  Minerais formados por uma mesma composição química, porém com propriedades distintas.
C 	Grafita (Hexagonal)
		Diamante (Cúbico)
CaCO3
		Calcita (Trigonal)
		Aragonita (Ortorrômbico)
SiO2
		Quartzo (Hexagonal)
		Cristobalita (Tetragonal)
		Tridimita (Triclínico)
Isomorfos  Quando vários minerais possuem composição química diferente, porém cristalizam-se com a mesma forma.
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Forma Cristalina: muito importante na identificação do mineral. Reflete a estrutura e a disposição de átomos dos minerais.
Faces do cristal: Superfícies planares que limitam um cristal.
Forma do cristal: Arranjo geométrico das faces dos cristais.
As duas características fundamentais de um mineral que juntas o distinguem de outros minerais são a composição química e a sua estrutura cristalina.
 Estrutura Interna dos Minerais
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Sistemas Cristalinos: Os minerais podem desenvolver-se segundo formas geométricas definidas e, neste caso, segundo um sistema cristalino. Dependendo das distâncias entre os átomos ou grupos de átomos nas três direções do espaço, e dos ângulos que estas direções fazem entre si, os cristais são subdivididos em seis sistemas cristalinos. 
 Estrutura Interna dos Minerais
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Sistemas Cristalinos
Sistema Cúbico (isométrico). Inclui cristais em que os três eixos têm o mesmo comprimento com ângulos retos (90o) entre estes, como um cubo. Exemplos: galena, pirita, halita (sal de cozinha).
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Sistemas Cristalinos
Sistema Tetragonal. Tem dois eixos de igual comprimento e um desigual. O ângulo formado entre os três eixos é de 90o. Exemplos: zircônio, rutilo e cassiterita.
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Sistemas Cristalinos
Sistema Ortorrômbico. São cristais com três eixos, todos com ângulo de 90o, porém todos de diferentes comprimentos. Exemplos: enxofre, topázio, barita, olivina.
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Sistemas Cristalinos
Sistema Monoclínico. Tem três eixos diferentes, dois dos quais formam ângulos de 90o entre si, e o terceiro tem um ângulo diferente de 90o com o plano dos outros dois. Exemplos: ortoclásio, gipsita, micas.
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Sistemas Cristalinos
Sistema Triclínico. Tem três eixos de comprimento diferente e nenhum forma ângulo de 90o com os outros. Exemplos: plagioclásio, feldspato, rodonita.
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Sistemas Cristalinos
Sistema Hexagonal. Tem três eixos com ângulo de 120o arranjados num plano e um quarto eixo formando ângulo reto (90o) com aqueles. Exemplos: Quartzo, berilo, calcita, turmalina.
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Classificação dos Minerais
De acordo com a composição química:
 Silicatos: feldspato, mica, quartzo, serpentina, dorita, talco;
 Óxidos: hematita, magnetita, limonita;
 Carbonatos: calcita, dolomita;
 Sulfatos: gesso, anidrita.
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É a maior ou menor facilidade que uma substância cristalina possui em dividir-se em planos paralelos. Ex. as micas e a calcita. 
 Propriedades Físicas dos Minerais - Clivagem
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Propriedade de um mineral se fragmentar segundo direções determinadas;
É uma direção natural de fraqueza segundo a qual o mineral tende a quebrar.
 Esta propriedade é uma boa característica de identificação, pois nem todos minerais apresentam clivagem;
Podem ser: 
 Proeminente (Calcita);
 Perfeita (Feldspatos);
 Distinta (Fluorita); 
 Indistinta (Apatita).
 
 Propriedades Físicas dos Minerais - Clivagem
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Direções de Clivagem
Em (A), o cristal mostra clivagem segundo uma única direção, comum nas micas, como é o caso da mica muscovita. 
Em (B), a clivagem se faz segundo dois planos que se cortam em ângulos retos, resultando superfícies brilhosas. Ex. feldspato.
Em (C) a galena, uma clivagem da qual resultam seis superfícies.
Em (D), três direções que não se cortam em ângulos retos. Ex. calcita. 
Em (E), a clivagem em quatro direções, formando um octaedro. Ex. diamante e a fluorita. 
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Propriedades Físicas dos Minerais - Clivagem
 
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Propriedades Físicas dos Minerais
Dureza: É a resistência que um mineral oferece à abrasão ou ao risco.
 A dureza depende da sua composição química e da estrutura cristalina;
Na prática, utilizam-se escalas comparativas, representadas por certos minerais. Ex: Escala de Mohs  comporta dez graus e é constituída por minerais.
Os graus diferentes de dureza podem ser determinados riscando-se um mineral com o outro. Esta operação, relativamente simples, quebra as ligações e desorganiza o arranjo atômico do mineral mais “mole”. 
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Propriedades Físicas dos Minerais
Dureza:
 O método idealizado pelo austríaco Mohs baseia-se no seguinte princípio: cada mineral padrão risca todos que estão em posição inferior na escala e é riscado pelos que lhes são superiores. Assim a fluorita,
por exemplo, risca a calcita, a gipsita e o talco e é riscada pela apatita e os que lhe seguem até o diamante.
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Propriedades Físicas dos Minerais
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Propriedades Físicas dos Minerais
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Propriedades Físicas dos Minerais
Traço:
 Propriedade de o mineral deixar um risco de pó, quando friccionado contra uma superfície não polida de porcelana branca, sendo necessário que o mineral tenha dureza inferior à porcelana;
 O traço nem sempre apresenta a mesma cor que o mineral.
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Propriedades Físicas dos Minerais
Traço: Para aferir a cor dos minerais usa-se geralmente uma placa de porcelana branca, cuja dureza é aproximadamente 7. Os minerais de dureza inferior a 7 deixam nessa placa um traço, cuja cor será melhor apreciada, espalhando-se o pó, muito fino, que caracteriza o traço. 
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Propriedades Físicas dos Minerais
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Propriedades Físicas dos Minerais
Fratura:
 É a superfície irregular que alguns minerais apresentam quando rompidos sob a ação de uma força diferente do plano de clivagem ou de partição;
 Os termos usados mais comumente para exprimir o tipo de fratura são:
1- Conchoidal – é a mais comum, com superfícies lisas e curvadas de modo semelhante à superfície interna de uma concha (quartzo, vidro, galena, pirolusita);
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Propriedades Físicas dos Minerais
Fratura:
2- Acicular – rompimento na forma de agulhas ou fibras finas;
3- Serrilhada – rompimento segundo uma superfície de forma dentada, irregular, com bordas angulosas;
4- Irregular – rompimento formado por superfícies rugosas e irregulares.
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Propriedades Físicas dos Minerais
Tenacidade:
É a resistência oferecida pelo mineral ao ser rasgado, moído, dobrado ou triturado. Podem ser classificados:
 Friável ou Quebradiço – facilmente rompidos e são reduzidos com facilidade a pó (galena, pirolusita);
 Maleável – quando se reduz a lâmina quando esmagado (ouro, cobre);
 Séctil – o mineral é cortado por faca ou canivete em folhas finas (cobre);
 Dúctil – o mineral é extraído e alongado por uma força distensional formando fios, por deformação plástica (ouro, prata);
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Propriedades Físicas dos Minerais
Tenacidade:
 Plástico – diante de um esforço, o mineral se deforma plasticamente, e não retoma a sua forma original mesmo após a retirada do esforço (gesso, clorita);
 Elástico – recupera a forma primitiva ao cessar a tensão que o deforma, desde que não tenha atingido o limite de ruptura (mica).
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Propriedades Físicas dos Minerais
Flexibilidade:
 É uma deformação que pode ser: elástica ou plástica.
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Propriedades Físicas dos Minerais
Facies e Hábito Cristalino:
 A totalidade das faces que apresenta um cristal constitui a sua facies; 
 O desenvolvimento relativo das faces, motivado por sua largura e comprimento relativos constitui seu hábito. 
 Alguns minerais apresentam uma forma tão distintiva que podemos usar essa propriedade como uma ferramenta de identificação.
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Propriedades Físicas dos Minerais
Hábito Cristalino:
Os hábitos mais comuns são:
 Prismático (constituído por prismas, todas faces paralelas)  Piroxênios e Anfibólios;
 Lamelar (forma de lâmina, fino e achatado)  Micas;
 Fibroso (prismas extremamente delgados)  Serpentinas;
 Drusa (superfície coberta por pequenos cristais)  Quartzo;
 Cúbico (em forma de cubo)  Pirita.
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Propriedades Físicas dos Minerais
Peso Específico ou Densidade Relativa
 É um número adimensional que indica quantas vezes um certo volume desse mineral é mais pesado que um mesmo volume de água destilada a temperatura de 4oC., sendo calculado através da equação:
Onde:
Par = peso do mineral no ar;
Págua = peso do mineral imersa na água.
O valor é constante para cada tipo de mineral, pois o resultado está relacionado com a sua composição e estrutura cristalina.
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Propriedades Físicas dos Minerais
Peso Específico
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Propriedades Físicas dos Minerais
Peso Específico
A densidade é uma propriedade importante na identificação dos minerais, principalmente, quando se manuseia cristais raros ou pedras preciosas, porquanto muitos outros testes ou ensaios danificam as amostras. 
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Propriedades Ópticas
 Brilho: é a propriedade que os minerais possuem de refletir a luz. Não depende da cor, podendo o mineral apresentar brilho metálico ou não metálico. Ex: Pirita (ouro de tolo);
 Cor: importante característica de identificação dos minerais, estando relacionada com defeitos estruturais, composição química ou impurezas contidas no mineral. Podem ser classificados como:
Incolores (acromáticos) – os raios luminosos atravessam-nos sem absorção na parte visível do espectro. Ex: diamante, cristal de rocha;
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Propriedades Ópticas
 Cor (continuação):
Coloridos (idiocromáticos) – a cor resulta da presença de átomos de um dado elemento próprio do mineral. Ex: azurita – azul devido ao cobre e rodonita – rosa devido ao Magnésio;
Aparentemente coloridos (pseudocromáticos) –produzem-se efeitos coloridos no cristal na seqüência de fenômenos ópticos. Ex: fratura, refração, curvatura, dispersão.
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Propriedades Ópticas
 Cor (continuação):
Cor adquirida (alocromáticos) – a cor resulta da presença de átomos de um elemento que o mineral contém vestígios, como acontece, por exemplo, com certas variedades de quartzo, de halita, de turmalina, etc. A coloração pode ser proveniente da presença de núcleos coloridos produzidos por um defeito na estrutura cristalina sem mistura de outros elementos. Ex: quartzo fumado, ametista, diamante, fluorita.
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Propriedades Químicas
 Os minerais estão agrupados quimicamente nas seguintes classes:
OBS. As classes em negrito são as mais importantes em termos de abundância e ocorrência.