4. Mineralogia

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FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO
ENGENHARIA AGRÍCOLA E AMBIENTAL
ENGENHARIA CIVIL
Assunto: Noções de Mineralogia
• Introdução:
– Mineralogia:
• Ramo da Geologia que estuda os minerais
– Mineral:
• Elemento ou composto químico, em geral, resultante de processos inorgânicos, 
de composição química normalmente definida e encontrado naturalmente na 
crosta terrestre. 
• São geralmente sólidos, exceto água e mercúrio (líquidos na CNTP). 
– Rocha:
• Agregado natural, formado de um ou mais minerais, que constitui parte 
essencial da crosta terrestre e é nitidamente individualizado (minerais se 
agregam obedecendo leis físicas, químicas ou físico-químicas reinantes 
durante a formação da rocha).
• Ocorrência: extensões consideráveis, sendo representadas em mapas 
geológicos.
• Minerais ocorrem no estado cristalino: 
• arranjamento ordenado de átomos ou agrupamento de átomos
• conservação da distância entre átomos numa direção ou entre planos 
formados por fileiras paralelas e coplanares
• Propriedades físicas dos minerais:
• Propriedades que dependem da luz:
• Cor: resultado da reflexão da luz (o que não foi absorvido); observação em 
superfície recente.
• Minerais idiocromáticos:
• Tem cor própria, sendo invariável.
• Ex. pirita, enxofre
• Minerais alocromáticos:
• Cor varia com impurezas ou composição.
• São dominantes e incolores, quando puros.
• Ex. quartzo
• Brilho: aparência da superfície à luz refletida
• Minerais metálicos: aparência brilhante, opaca e com traço escuro.
• Ex. ouro
• Minerais sub-metálicos: aparência intermediária.
• Ex. prata
– Minerais não-metálicos: 
» aparência não brilhante de metal
» transmitem luz nas bordas delgadas
» dão traço incolor ou claro.
– Termos usados para designar aparência dos minerais não-metálicos:
» Vítreo: tem brilho do vidro; quanto mais puro, maior o 
brilho vítreo
» exemplo: quartzo (Si)
» Perláceo: tem brilho semelhante ao da pérola
» exemplo: apofilita (Si, Ca/K), talco (Si, Mg), feldspato
» Acetinado: tem brilho de cetim
» exemplo: serpentina (Si, Mg)
» Micáceo: 
» exemplo: muscovita (Si, Al/K)
• Transparência: observada em lâmina delgada
– Opacos: minerais metálicos
– Transparentes: minerais não-metálicos
• Traço: cor do pó fino do mineral na placa de porcelana
– Minerais metálicos: traço escuro
– Minerais não-metálicos: traço incolor ou claro
– Dureza:
• Resistência que a superfície do mineral oferece ao ser riscada
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• Depende da intensidade da ligação: o que tiver maior dureza quebra as 
ligações do que tem menor dureza
• Escala de dureza de Mohs: comparação de dureza dos minerais
– minerais de maior dureza riscam os de menor dureza
– minerais de mesma dureza, riscam-se levemente
– Durezas não-lineares: relativas x absolutas
» Mohs: ordenou mais mole (talco) e mais duro (diamante) 
numa escala de 1 a 10
» 1 Talc 
» 3 Gypsum 
» 9 Calcite 
» 21 Fluorite 
» 48 Apatite 
» 72 Orthoclase 
» 100 Quartz 
» 200 Topaz 
» 400 Corundum 
» 1600 Diamond 
– Clivagem:
• Propriedade (direcional ou vetorial) que os minerais têm de se partirem em 
planos paralelos a faces reais ou possíveis do cristal
• Direções de clivagem: definidas pelo
– tipo e intensidade de ligação: quanto mais fraca a ligação, mais fácil 
de separar os planosespaçamento reticular: quanto maior o 
espaçamento entre planos, maior a possibilidade de originar pontos de 
clivagem
– Exemplos: 
– quartzo: não tem clivagem
– mica: uma direção de clivagem (001)
– feldspato: duas direções de clivagem (001 e 010)
– Guia de identificação de minerais: 
» classificação subjetiva: proeminente, perfeita, distinta e 
indistinta
» prática: existência ou não de clivagem
» agregado cristalino: avaliação no cristal 
– Aspectos relevantes:
» Clivagem sempre paralela ao plano e não perpendicular a 
este, devido à ligação ser mais forte no plano e não entre 
planos. 
» Clivagem: propriedade determinativa (exemplares da espécie 
- mesma clivagem)
» Clivagem x intemperismo: planos de fraqueza são meios de 
acesso da solução intempérica. Exemplos: tectossilicatos 
(quartzo x feldspato)
– Fratura:
• Maneira pela qual o mineral se rompe quando não ocorre ao longo de 
superfície de clivagem ou de partição (cristais geminados).
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Dureza Natureza do material que risca Mineral
1 - baixa São riscados pela unha Talco
2 - baixa ״ Gipsita
3 - média
Não são riscados pela unha e não riscam o 
vidro Calcita
4 - média ״ Fluorita
5 - média ״ Apatita
6 - alta Riscam o vidro Ortoclásio
7 - alta ״ Quartzo
8 - alta ״ Topázio
9 - alta ״ Coríndon
10 - alta ״ Diamante
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• Decorre de pressão ou tensão em planos de menor resistência estrutural
– Conchoidal: 
» se rompe em superfícies lisas e curvas, semelhantes à 
superfície interna de uma concha
» Ex. quartzo
– Fibrosa: 
» mostra fibras ou estilhaços ao se romper
» exemplo: amianto
– Diferença entre fratura e clivagem?
» repetição nas faces
– Onde observar fratura?
» nas faces que não há clivagem
» e se tem clivagem em três direções?
– Hábito:
• Morfologia externa do cristal.
• Considerar as dimensões proeminentes:
– 1 dimensão:
» acicular: aragonita
» fibroso: gipsita
» estalactites: pendentes
» estalagmites: na superfície
» colunar: berilo
– 2 dimensões:
» laminar 
» foliar (muscovita)
– 3 dimensões:
» botrióide (hematita)
» agregado cristalino
– Peso específico e densidade relativa:
• Exprime a relação entre o peso do mineral e o peso de igual volume de água
• P.E. = D = m / v (g cm-3)
• D.R. = Dm / DH2O (adimensional) 
• Valores médios:
– Principais minerais: D.R.: 2,5 a 4,0 
– Minerais de jazidas: D.R.: 4,0 a 7,5
– Quartzo: D.R. = 2,6
• Solos: 
– Densidade das partículas = 2,65 g cm-3
• Depende de:
– composição química:
» compostos isoestruturais: maior peso atômico, maior 
densidade
– arranjo dos átomos:
» compostos polimorfos: quanto maior o empacotamento, 
menor o volume, maior a densidade (diamante e grafita)
• Outras propriedades minerais:
– Químicas: composição 
– Magnéticas: atraídos por imã (magnetita)
– Organolépticas
• Propriedades organolépticas dos minerais:
– Odor: minerais com S (enxofre nativo)
– Tato: sensação de sedosidade (pedra-sabão); pouco comum
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– Sabor:
• salgado: NaCl
• amargo: KCl
• Efervescência:
– Facilmente observável
– Exemplo típico: forte efervescência de CaCO3 por dissolução a frio com HCl 10%.
• CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
– Cimento, mármore travertino
– Importância: reconhecimento no campo de rocha, mineral e horizontes do solo com 
carbonatos.
• Usos dos minerais:
– Fertilizantes: rochagem (elemento e disponibilidade)
– Corretivos: textura x decomposição
– Condicionantes: propriedade física (manejo ou culturaadequada)
• Classificação dos minerais:
– Quanto ao ambiente de formação:
• Primários
• Secundários
– Quanto à composição química: baseado no grupo aniônico:
• Características semelhantes: minerais de Fe (carbonato de Fe, Fe 
nativo e sulfeto de Fe) x propriedades?
• Ocorrência associada no ambiente geológico
– Classes: subdividem-se em famílias com base nos tipos químicos
– Classificação química dos minerais:
• Elementos nativos:
– Somente 20 elementos encontram-se no estado nativo (combinação 
de um elemento só)
– Subdivisão em grupos isoestruturais:
– Metais: grupo do ouro, da platina e do ferro
– Submetais: grupo do arsênico e do bismuto
– Não-metais: grupo do carbono e do enxofre
• Sulfetos:
– Incluem a maioria dos minérios
– Fórmula geral: AmXn, onde A = metal ou semi-metal e X = não-metal 
(S); semi-metal age como eletronegativo (substitui o S)
– Exemplos: pirita (FeS2), calcopirita (CuFeS2), molibdenita (MoS2), 
arseno-pirita (FeAsS)
• Sulfossais:
– Associação de metal ou semi-metal com não-metal (S); semi-metal 
age como eletropositivo
– São considerados sulfetos duplos:
– Enargita (Cu3AsS4 ou 3Cu2S.As2S5)
• Óxidos:
– Associação de metal com oxigênio
– Abriga grupos importantes: grupo da hematita (Fe2O3)
» Principais minérios de: 
– Fe: Fe2O3 (hematita); Fe3O4 (magnetita)
– Cr: FeCr2O4 (cromita)
– Al: Al2O3 (coríndon)
• Hidróxidos:
– Associação de metais com hidroxila ou água
– Exemplos:
» Brucita: Mg(OH)2
» Gibssita (bauxita): Al(OH)3
• Halogenetos:
– Íons halogênios (Cl-, Br-, F- e I-)
» grandes, fracamente carregados e de fácil polarização;
» combinação com cátions de baixa valência, relativamente 
grandes e fracamente polarizados; e
» exemplos perfeitos de ligação iônica
– Exemplos: 
» Halita: NaCl
» Silvita: KCl
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• Carbonatos:
– Ligação entre C e O: formação de CO2 estável (compartilhamento de 
dois elétrons de valência)
– Ligação entre C e O: formação do íon CO32-; relação de raios (0,121) 
– número de coordenação 3
– Intensidade de ligação é função da valência eletrostática: 
» carga do íon (4) / número de coordenação (3) = 1 1/3 > 1/2 
da carga total do O2- – ligação mais forte dentro da estrutura 
do radical CO32- (unidade fundamental da classe dos 
carbonatos)
– Exemplos: 
» Calcita: CaCO3
» Dolomita: CaMg(CO3)2
• Nitratos:
– Ligação entre N e O: formação do íon NO3- – bloco de construção dos 
nitratos
– Intensidade de ligação: 
» valência eletrostática: 5/3 = 1 2/3 – ligação muito mais forte 
dentro da estrutura (mais estável do que carbonatos)
– Exemplos: 
» Nitro do Chile ou salitre do Chile: NaNO3
» Nitro ou salitre: KNO3
• Boratos:
– Ligação entre B e O: formação do íon BO3- – bloco de construção dos 
boratos
– Intensidade de ligação: 
» valência eletrostática: 3/3 = 1 – permite compartilhamento 
de O2- entre unidades estruturais (polimerização), formando 
cadeias, camadas ou grupos múltiplos isolados
– Exemplo: 
» Bórax: Na2B4O7.10H2O
• Sulfatos:
– Sulfetos: ânion bivalente grande (captura de dois elétrons)
– Sulfatos: perda de seis elétrons – cátion pequeno (0,30 Å) e altamente 
polarizante
– Intensidade de ligação:
» valência eletrostática: 6/4 = 1 1/2 – ligação mais forte dentro 
da estrutura do radical SO42-; coordena grandes cátions e 
forma a unidade fundamental da classe dos sulfatos)
– Exemplos: 
» Gipsita: CaSO4.2H2O (superposição de camadas de Ca2+ e 
SO42-, separadas por moléculas de H2O)
» Anidrita: CaSO4 (colapso da estrutura do gipso – redução do 
volume e perda da clivagem perfeita)
» Barita: BaSO4
• Fosfatos:
– Ligação entre P e O: formação do íon PO43- – bloco de construção dos 
fosfatos
– Intensidade de ligação: 
» valência eletrostática: 5/4 = 1 1/4 – ligação mais forte dentro 
da estrutura (não polimeriza)
– Exemplo: 
» Apatita: Ca5(F, Cl, OH)(PO4)3
• Tungstatos:
– Ligação entre W e O: formação do íon WO42- – bloco de construção 
dos tungstatos
– Intensidade de ligação: 
» valência eletrostática: 6/4 = 1 1/2 – ligação mais forte dentro 
da estrutura
– Exemplo: 
» Scheelita: CaWO4
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• Silicatos:
– Representam 40% dos minerais comuns
– Rochas ígneas: + 90% de silicatos
– Composição da crosta: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K e Mg
– “Estrutura da crosta”: armação de íons de oxigênio ligados, com 
menor ou maior complexidade, pelos íons pequenos, altamente 
carregados de Si e Al, com os interstícios ocupados por Mg, Fe, Ca, 
Na e K
– Alimentos e abrigo: função dos silicatos
– Razão de raios: Si4+ (0,42 Å) / O2- (1,32 Å) = 0,318 (coord. 4)
– Unidade estrutural dos silicatos: O nos vértices e Si no centro
» SiO4: carga residual de – 4 (neutralização?) 
– Intensidade de ligação: valência eletrostática: 4/4 = 1 – permite 
compartilhamento de O2- entre unidades estruturais (polimerização)
– Razão de raios: Al3+ (0,51 Å) / O2- (1,32 Å) = 0,386 (coord. 4 ou 6)
Coordenação 4: semelhante ao tetraedo de Si
– Coordenação 6: união de tetraedros (ligação iônica fraca) – solução 
sólida com Mg2+, Fe2+ e Fe3+ (relação de raios)
– Fórmula geral: XmYn(ZpOq)Wr (tabela abaixo)
– X = íons grandes
– Y = íons médios (bi- a tetravalentes)
– Z = íons pequenos
– O = oxigênio
– W = grupos aniônicos (OH-, Cl-, F-)
– Relação p:q: depende da polimerização da estrutura
– Índices m, n e r: dependem da neutralidade elétrica
– Classes m a i s 
importantes 
p a r a a Pedologia : 
silicatos, carbonatos, óxidos, hidróxidos e fosfatos
• Classificação dos silicatos:
• Nesossilicatos: 
• Tetraedros isolados e ligados ionicamente por cátions intersticiais (Si:O – 1:4; 
carga a ser eliminada: – 8)
• Estrutura: depende do tamanho e da carga dos cátions
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Número de CoordenaçãoNúmero de Coordenação Íon Raio iônico (Å)
Z 4 Si4+ 0,42
4 Al3+ 0,51
Y 6 Al3+ 0,51
6 Fe3+ 0,64
6 Mg2+ 0,66
6 Ti4+ 0,68
6 Fe2+ 0,74
6 Mn2+ 0,80
X 8 Na+ 0,97
8 Ca2+ 0,99
X 8 ou 12 K+ 1,33
8 ou 12 Ba2+ 1,34
8 ou 12 Rb+ 1,47
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• Exemplo: 
– Olivina - (Mg, Fe)2SiO4 – presente em rochas pesadas e mais 
profundas; formado em alta temperatura
• Sorossilicatos:
• Tetraedros duplos, isolados, compartilhando um O (Si:O – 2:7; carga a ser 
neutralizada: – 6 – diminui, mas precisa neutralizar)
• Exemplo: epidoto - Ca2(Al, Fe)Al2O(SiO4)(Si2O7)(OH)
– Ciclossilicatos:
• Anéis de tetraedros SiO4 (Si:O – 1:3; carga a ser neutralizada: – 4)
• Tipos de anéis:
– Si3O9
– Si4O12
– Si6O18: comum
• Menor disponibilidade de cátions: aumento do compartilhamento
• Exemplo:
– Berilo – Be3Al2(Si6O18)
• Inossilicatos:
• Tetraedros de Si unidos em cadeias (anel retificado), compartilhando O com 
outros tetraedros
• Cadeia simples: 
– Compartilhamento de dois dos quatro O (Si:O – 1:3; carga a ser 
neutralizada: – 4)
– Família dos piroxênios: XY(Si2O6) – cadeias paralelas crescendo no 
eixoc
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– Exemplo: 
» Augita – (Ca, Na) (Mg, Fe2+, Fe3+, Al) (Si, Al)2O6 
• Cadeia dupla: 
– Relação Si:O variável: compartilhamento de três O por metade dos 
tetraedros e de dois por outra metade dos tetraedros (Si:O – 4:11; 
carga a ser neutralizada: – 3)
– Família dos anfibólios: cadeias duplas paralelas ao eixo c
– Exemplo: 
» Hornblenda: Ca2Na(Mg, Fe)4 (Al, Fe, Ti) (Al, Si)8O22)
(O,OH)2
– Filossilicatos:
– Compartilhamento dos três O basais (Si:O – 2:5; carga a ser neutralizada: – 2)
• Exemplo: 
– Mica - Mg3(Si4O10)(OH)2
• Tectossilicatos:
• Arranjos tridimensionais de tetraedros de Si e Al
• Compartilhamento de todos os O (Si:O – 1:2; carga a ser neutralizada: 0)
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• Exemplos: 
– Quartzo - SiO2
– Grupo dos feldspatos: silicatos de Al, com K, Ca, Mg e Ba.
» Presença do Al em coordenação 4: tetraedro de Al unido aos 
tetraedros de Si, compartilhando O e dando arranjo 
tridimensional
» Tetraedro de Al: carga agregada de – 5
» Tetraedro de Si: carga agregada de – 4
» Neutralidade elétrica: entrada de um Na+ para cada Al+ 
estrutural; entrada de cátion bivalente (Ca2+)?
» Solução sólida x íon estrutural? 
» Al varia de amostra para amostra?
» Série dos feldspatos plagioclásios ou calco-sódicos?
» Na1-x Cax Al (Si3-x Alx) O8, x = 0 a 1
» Nº de Ca2+ que substitui Na+ = nº de Al
» Nº total de Ca2+ e Na+ = 1
» Nº total de Si e Al = 3
» Plagioclásios:
» Anortita: CaAl2Si2O8
» Albita: NaAlSi3O8
» Feldspatos potássicos: microclina, ortoclásio e sanidina 
(direção de aumento da desordem e da temperatura) 
• Série de Cristalização de Bowen:
• Considerações para a Pedologia:
• Comportamento do solo: 
– Retenção de nutrientes?
– Poder tampão (pH)?
– Dinâmica de poluentes?
– Recursos hídricos?
– Estabilidade estrutural?
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