geologia para engenharia aula 3

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GEOLOGIA PARA ENGENHARIA (Aula 03) 
Prof. Jonathan T. Lima, M.Sc. 
 
Sumário 
Minerais ...................................................................................... 1 
3.1 Conceito de mineral ................................................... 2 
3.1.1 Propriedades dos minerais ........................................ 5 
3.1.2 Classes dos minerais ................................................. 8 
3.1.2.1 Silicatos .............................................................. 9 
3.1.2.2 Não-silicatos ..................................................... 11 
Referências bibliográficas ........................................................ 11 
 
 
Minerais 
Nesta aula serão apresentados os conceitos de mineral e 
rocha, sua gênese e formação; as classes/grupos de minerais e 
rochas, os critérios para identificação e nomenclatura. 
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3.1 Conceito de mineral 
“Mineral é uma substância sólida natural, inorgânica e 
homogênea, que possui composição química definida e 
estrutura atômica característica” (Frascá e Sartori, 1998). Os 
minerais se formam por cristalização a partir de: 
 
✓ Líquidos magmáticos ou soluções termais; 
✓ Recristalização em estado sólido; 
✓ Produto das reações químicas entre sólidos e líquidos. 
 
A cela unitária (retículo cristalino) é a menor unidade 
individual tridimensional capaz de representar a estrutura do 
mineral. A cela unitária pode definir a geometria dos cristais de 
minerais e também suas propriedades físicas. Alguns minerais 
são amorfos e, portanto, não possuem forma definida. 
Alguns minerais podem ser formados por um único tipo de 
elemento químico quando são denominados elementos nativos 
(ex.: ouro, prata, cobre, enxofre etc) enquanto que outros são 
formados por um conjunto de vários elementos químicos. 
O carbono forma dois polimorfos naturais: o diamante e 
a grafita, que possuem a mesma composição, mas estruturas 
cristalinas diferentes. Muitos minerais exibem isomorfismo, isto 
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é, possuem estrutura cristalina semelhante, mas composição 
química diferente. A Figura 1 mostra alguns minerais. 
 
 
Cristal de halita (NaCl). 
Fonte:imgur.com 
Cristal de quartzo. 
Fonte:alemdomeuolhar.blogsp
ot 
Cristal de esmeralda. Fonte: 
pietrerare.wordpress.com 
 
Estrutura molecular da 
halita. 
Fonte:skywalker.cochise.edu 
Estrutura molecular do 
quartzo. Fonte: nde-ed.org. 
Estrutura molecular da 
esmeralda. Fonte: 
crystallography365.wordpress.co
m 
Figura 1. Estrutura de alguns minerais. 
Cúbico ou isométrico Tetragonal Hexagonal ou trigonal 
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Pirita (FeS2) Zircão (ZrSiO4) Calcita (CaCO3) 
 
Ortorrômbico Monoclínico Triclínico 
 
Olivina[(Mg2+,Fe2+)2SiO4] 
Biotita 
K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(F,OH)2 
Amazonita (KAlSi₃O₈) 
 
Figura 2. Os sistemas cristalinos. 
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Os cristais de minerais podem ser agrupados em seis 
sistemas cristalinos de acordo com as simetrias entre eles. O 
hábito é o nome dado a forma externa do mineral. A figura 2 
apresenta os seis sistemas cristalinos e exemplos de minerais. 
A macla ou geminação é o arranjo de dois ou mais cristais 
de um mesmo mineral, unidos por um plano de composição e de 
acordo com uma lei de repetição. A drusa é um padrão irregular 
de cristais no interior de um geodo. 
3.1.1 Propriedades dos minerais 
Brilho: aspecto de uma fratura recente do mineral ao refletir a luz 
incidente. Pode ser metálico, vítreo, resinoso, graxo, sedoso, 
perláceo, adamantino, fosco etc. 
 
Cor: é derivada de falhas na estrutura do mineral, composição 
química e impurezas presentes. Pode variar para um mesmo 
mineral como o caso do quartzo (Figura 3). 
 
Traço: ao ser riscado contra uma superfície branca e dura como 
a porcelana, os minerais deixam uma linha de cor característica 
para cada mineral, denominada traço. 
 
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Figura 3. Variações de quartzo. 
 
Clivagem: superfície de fratura plana, paralela a uma face real 
ou possível do cristal. É definida como perfeita, boa, distinta e 
imperfeita. 
 
Figura 4. Planos de clivagem e forma do mineral. (a) cúbico, 3 planos 
de clivagem; (b) octaedro, 4 planos de clivagem; (c) dodecaédrico, 6 
planos de clivagem; (d) romboedro, 3 planos de clivagem; (e) prisma, 2 
planos de clivagem; (f) basal, 1 plano de clivagem. 
Fonte:colegiovascodagama.pt. 
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A clivagem depende das ligações químicas dos elementos 
dos minerais. Ligações iônicas tendem a ser mais fracas que as 
ligações covalentes e produzem planos de clivagem perfeitos. O 
quartzo é formado por fortes ligações covalentes e, por seguinte, 
seus planos de clivagem são imperfeitos (Press et al., 2004). 
 
Fratura: superfície de fratura do mineral, independente do plano 
de clivagem, irregular ou concóide (ex.: obsidiana, vidro). 
 
Dureza: resistência do mineral ao risco ou abrasão. Medida em 
relação a escala de Mohs. 
 
Tenacidade: resistência do mineral à flexão, esmagamento, 
corte etc. Ex.: as micas (muscovita e biotita) tendem a ser 
elásticas e flexíveis. 
 
Magnetismo: minerais que contém ferro são afetados por 
campos magnéticos. Os diamagnéticos são repelidos e os 
paramagnéticos são atraídos por um imã. A magnetita (Fe3O4) 
pertence aos ferromagnéticos, grupo de minerais fortemente 
atraídos pelo imã. 
 
Peso específico 
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V
W
m 
 
 
γm – peso específico do mineral (kN/m3); 
W – peso do mineral (N); 
V – volume do mineral (m3). 
 
O peso específico varia entre 2 e 4 para a maioria dos 
minerais. Os minerais pesados possuem peso específico maior 
que 4. 
3.1.2 Classes dos minerais 
O processo de formação dos minerais é influenciado por 
três fatores preponderantemente: pressão, temperatura e a 
disponibilidade de materiais (compostos). O oxigênio e o silício 
são os elementos mais comuns formadores de minerais. Nesse 
sentido, os minerais podem ser divididos em dois grupos: os 
silicatos e os não-silicatos. 
 
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3.1.2.1 Silicatos 
Os silicatos são formados a partir da ligação do íon Si4+ 
com quatro íons de oxigênio (SiO4)4-. Os íons de silício podem 
ser substituídos em parte por alumínio, ferro e magnésio entre 
outros cátions. Os silicatos são subdivididos em: 
 
Nesossilicatos 
 
São grupos minerais que contém tetraedros independentes 
(SiO4)4- ligados a cátions de Fe, Mg e outros. Alguns minerais 
incluem a olivina, a granada, a titanita e o zircão. 
 
Inossilicatos 
 
São formados por unidades tetraédricas ligadas por oxigênios 
em comum, constituindo cadeias simples (Si2O6)4- ou duplas 
(Si4O11)6-. O hábito desses minerais costuma ser alongado, do 
tipo prismático. Existem dois grupos de inossilicatos: piroxênios 
(anidros de cadeia simples) e anfibólios (hidratados de cadeia 
dupla). Minerais comuns são: augita, diopsídio, hiperstênio 
(piroxênios) e a hornblenda (anfibólios). 
 
Filossilicatos 
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São silicatos hidratados cujas unidades se dispõem em 
folhas. Possuem hábito foliáceo, com uma direção principal de 
clivagem segundo o plano das folhas. Dividem-se em três 
subgrupos: as micas, os argilominerais e filossilicatos de 
alteração. 
As micas são compostas pela moscovita (micas claras), 
comuns em rochas metamórficas; e a biotita (mica escura), 
comuns em rochas ígneas e metamórficas. 
Os principais argilominerais são a caulinita, a 
montmorilonita e a illita. Esses minerais são identificados pela 
difratogrametria de raio-X (DRX). 
Os filossilicatos de alteração ocorrem pela alteração 
hidrotermal de minerais primários. São eles, a clorita, a 
serpentina (tipo de amianto) e o talco. 
 
Tectossilicatos 
 
São formados por tetraedros ligados por oxigênios em 
comum, resultando em uma estrutura tridimensional. Os 
minerais mais comuns são: feldspato, plagioclásio, quartzo, 
calcedônia,opala, nefelina e zeólitas (ex.: analcita). 
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3.1.2.2 Não-silicatos 
Os minerais não-silicatos englobam os minerais nativos, 
os sulfetos, os óxidos e hidróxidos, os carbonatos, os haloides e 
os sulfatos. 
Referências bibliográficas 
FRASCÁ, M. H. B. O.; SARTORI, P. L. P. Minerais e rochas. In: OLIVEIRA, A. 
M. S.; BRITO, S. N. A. [Eds.]. Geologia de Engenharia. São Paulo: 
ABGE, 1998. 
PRESS, F.; SIEVER, R.; GROTZINGER, J.; JORDAN, T. H. Para Entender a 
Terra. 4.ed. Porto Alegre: Bookman, 2004.