Aula 5 minerais e rochas

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Profa. Dra. Aline Carneiro Silverol
Aula 4 – Minerais e rochas
Leituras recomendadas
Cap 2 : Decifrando a Terra 1ed. (xerox)
Cap 2: Minerais e rochas (Geologia de 
Engenharia) (xerox)
Cap 3 e 4 : Para Entender a Terra
Aula passada
 Estrutura da Terra
Calor interno da Terra (grau geotérmico)
Condução e convecção
Sismologia
Divisão propriedades físicas
Divisão propriedades químicas
Gravidade
 Isostasia
Geomagnetismo
Estrutura da Terra
Aula passada
 Tectônica Global
Deriva continental
Evidências da deriva continental
Tectônica de placas – tectônica global
Natureza das placas
Limites entre as placas
Convergente
Divergente
Conservativo
Placas e sismicidade: terremotos
Colisões entre placas e produtos associados às colisões
Objetivos da aula de hoje 
Conceituar minerais
Tipo de minerais
Propriedades para identificação de minerais
Conceituar rochas
Principais tipos de rochas
Ciclo das rochas
História
 Idade da pedra: seleção de materiais (minerais e rochas) 
para a confecção de ferramentas, pigmentos, 
cerâmicas...)
 Grego Teofrasto (372 – 287 a.C): considerado fundador 
da mineralogia (De Lapidibus: 16 minerais).
 Plínio, o velho(político romano) (23 – 79 d.C): natureza 
dos minerais e rochas (morreu na erupção do Vesúvio)
 Georgius Agricola (George Bauer, 1494 – 1555) escreveu 
De Re Metallica: principal referencia sobre minerais e 
rochas por 200 anos.
História
 Nicolau Steno (1638 – 1686): constância nos ângulos entre 
as faces dos cristais: ordem interna na matéria cristalina; 
lançou os fundamentos da estratigrafia e da paleontologia.
 René Rauy (1784): empacotamento de minúsculos blocos 
idênticos (regularidade da forma externa dos minerais).
 Jons Jakob Berzelius (1779 – 1848): percebeu que 
minerais com o memso tipo de ânion apresentavam 
propriedades físicas semelhantes (primeira classificação dos 
minerais)
História
 Friedrich Mohs (1773 – 1839): propôs a escala relativa de 
dureza dos minerais (usada até hoje)
William Nicol (1828): inventou o filtro polarizador. 
Minerais passaram a ser analisados por microscopia.
Microscópio petrográfico
História
 Após polarizador: pode-se relacionar os fenômenos 
óticos com a simetria e a composição química.
 James D. Dana (1837): organizou o conhecimento já 
existente em “manuais de mineralogia” . Até hoje utiliza-
se a sistemática de Dana.
1895: descoberta “acidental “ dos raios X por 
Roentgen.
Raios X: são emissões eletromagnéticas de natureza 
semelhante à luz visível. Seu comprimento de onda vai de 
0,05 ângström (5 pm) até centenas de angströns (1 nm). 
 1912: von Laue - núcleos atômicos poderiam difratar 
os raios X: revelou a ordem interna da matéria 
cristalina.
•1912 : família Bragg 
– primeira 
determinação de uma 
estrutura cristalina por 
DRX.
•1917: “explosão” de 
estruturas cristalinas
Interação dos raios X com a fase cristalina 
sinal de difração 

2 10 20 30 40 50 60
quartzo
caulinita
quartzo
vermiculita
cau
linit
a
sulfato de cálcio
sulfato de cálcio
sulfato de cálcio
quartzo
História
Microscópio eletrônico de varredura (1932): aumento 
de 400 vezes. Hoje o aumento é de 2.000.000 de vezes.
Minerais
O que é um mineral?
(1) É um sólido homogêneo
(2) Formado por processos geológicos naturais 
inorgânicos
(3) Composição química definida (variável dentro 
de certos limites).
(4) Estrutura cristalina organizada
(5) Cristalizados: arranjo atômico interno 
tridimensional
O que é um mineral?
(1) É um sólido homogêneo
• Tem forma própria e não 
flui espontaneamente, 
como um líquido ou um 
gás.
Ou seja, água mineral não é mineral.
O que é um mineral?
(2) Formado por processos naturais inorgânicos
≠ processos orgânicos
≠ processos biogênicos
O que é um mineral?
(2) Formado por processos naturais inorgânicos
 As conchas: apresentam a mesma composição e a mesma 
estrutura cristalina dos minerais calcita e aragonita
(CaCO3), mas são formadas pelo metabolismo dos 
organismos.
 O carvão e o petróleo também não são minerais.
O que é um mineral?
(3) Composição química definida
 A composição química dos minerais não varia 
aleatoriamente, porque ela é controlada pelos espaços 
disponíveis na estrutura cristalina e pelas valências 
dos íons presentes.
O que é um mineral?
(3) Composição química definida
Por exemplo : apatita
O que é um mineral?
(4) Estrutura cristalina organizada
Principal fator limitante da variação química de um
mineral, pois os íons ocupam espaços
determinados na estrutura e o tamanho desses
espaços é condicionado pelos próprios raios dos íons
dominantes.
Composição química e estrutura cristalina: parâmetros 
fundamentais que caracterizam um mineral.
O que determina a estrutura interna de um 
mineral?
Um mineral é composto por um arranjo ordenado de 
átomos quimicamente ligados entre si para formar uma 
estrutura cristalina particular.
Forma externa CRISTAL
ARRANJO ORDENADO CARGAS DOS ÍONS 
equilíbrio elétrico (composto neutro, mesmo 
número de prótons e nêutrons)
O que é um mineral?
(5) Cristalizados
Arranjo atômico interno tridimensional: os átomos estão
distribuídos ordenadamente, formando uma rede
tridimensional (retículo cristalino).
Retículo cristalino: repetição da unidade fundamental
(cela unitária).
Cela unitária: unidade fundamental
Estrutura cristalina 
célula unitária
Materiais sólidos:
Cristalino: átomos organizados 
estrutura cristalina definida
Amorfo: átomos desorganizados 
sem estrutura cristalina definida
95% dos materiais sólidos podem ser descritos como cristalinos
E porque isso é importante?
Importância:
Duas propriedades físicas: 
clivagem e 
hábito cristalino: é a forma geométrica externa 
natural do mineral, desenvolvida sempre que a 
cristalização se der sob condições calmas e ideais.
Então:
 Retículo cristalino: repetição da unidade fundamental (cela
unitária).
 Cela unitária:é usada para especificar um dado arranjo de 
pontos em um retículo.
 Para cada retículo espacial teremos um arranjo conveniente de 
coordenadas. São sete os sistemas cristalinos usados na 
cristalografia.
7 sistemas cristalinos
14 retículos de Bravais
Ligações químicas e minerais
Elementos importantes em geologia
ganham
perdem
Ganham ou perdem
Elementos de transição: são os principais responsáveis
pelas cores nos minerais, devido a oscilações eletrônicas
em seus orbitais internos incompletos.
Quando uma luz branca atinge um elemento de transição,
parte dela é absorvida pelas oscilações no nível 3d,
gerando as cores.
Matéria orgânicaTitânio 
As ligações químicas determinam grande parte das 
propriedades físicas dos minerais:
 Ligações iônicas: quando os átomos doam e recebem 
elétrons.
 Ligações fortes, baixa maleabilidade, alto ponto de fusão.
Halita
 Ligações covalentes: compartilhamento de elétrons dos 
orbitais de valência
 Baixa maleabilidade, alto ponto de fusão e alta dureza.
 Ligações metálicas: cátions neutralizados por uma nuvem 
eletrônica comum, onde os elétrons se movimentam 
livremente, permitindo condução de calor e eletricidade.
Maleabilidade e ductibilidade
 Ligações de Van der Waals e as pontes de hidrogênio: 
ligações mais fracas.
Minerais de dureza mais baixa
Os minerais comumente apresentam em sua 
estrutura mais de um tipo de
ligação.
A estreita relação entre composição química e 
estrutura cristalina leva à definição de três 
conceitos:
Solução sólida
Polimorfismo
Isomorfismo
Solução sólida
 São estruturas cristalinas em que um ou mais sítios 
iônicos são ocupados por diferentes elementos químicos.
 São variações composicionais causadas pela substituição 
de um elemento por outro com raio iônico semelhante, 
em um dado sítio em uma estrutura cristalina.
PLAGIOCLÁSIO (feldspato)
anortita (CaAl2Si2O8) albita (NaAlSi3O8) 
Polimorfismo
 Propriedade de uma substância química de cristalizar em 
diferentes formas, com diferentes tipos de arranjos atômicos.
Profundidade e pressão
Isomorfismo
 Ocorre em minerais de diferentes composições químicas que 
apresentam o mesmo tipo de estrutura cristalina. 
Halita (NaCl) Sylvita (KCl)
E depois disso tudo....de todas as 
possibilidades...
Quantos minerais existem na Terra?
Há cerca de 3.500 espécies reconhecidas na
Terra.
E como são classificados?
Classificação dos minerais
Os nomes dos novos minerais em português devem ter 
o sufixo “ita”
Os nomes podem indicar:
 sua localização (brasilianita – NaAl3(PO4)2(OH)4)
 suas propriedades físicas (magnetita)
 Elemento químico predominante (molibdenita – MoS2)
Homenagear uma pessoa proeminente (andradita)
 A nomenclatura é controlada pela Associação Mineralógica 
Internacional.
Classificação dos minerais
As classes são de acordo com seu ânion ou grupo 
aniônico.
E porque ânion?
Mesmo ânion apresentam semelhanças físicas e 
morfológicas, o que não ocorre com minerais 
com cátions em comum.
Principais classes de minerais:
1. Silicatos
2. Sulfetos
3. Sulfossais
4. Óxidos simples, 
múltiplos e hidróxidos
5. Haletos
6. Carbonatos
7. Nitratos
8. Boratos
9. Fosfatos
10. Sulfatos
11. Tungstatos
12. Elementos nativos
1. Silicatos
 São a classe mais abundante na crosta terrestre e 
no manto.
 São os principais minerais formadores de rocha
Apresentam diversos tipos de estruturas 
cristalinas → diferentes modos de polimerização 
da sílica
1. Silicatos
 Radical aniônico [SiO₄]⁴⁻ → formam tetraedros que se 
unem entre si ou com cátions
Cada oxigênio pode usar metade 
de sua carga para se ligar a outros 
cátions ou a outros tetraedros, 
formando sete tipos de cadeias 
polimerizadas
1. Silicatos
Nesossilicatos: Si:O = 1:4 (olivina, topázio)
 Sorossilicatos: Si:O = 2:7 (epídoto)
Ciclossilicatos: Si:O = 1:3 (berilo, turmalina)
 Inossilicatos
cadeia simples 1:3 (piroxênio)
cadeia dupla 4:11 (anfibólios)
Filossilicatos: 2:5 (argilominerais, micas)
Tectossilicatos : 1:2 (quartzo, feldspatos)
1. Silicatos
Minerais formadores de rocha
Olivinas Si, Fe, Mg
Piroxênios Si, Fe, Mg, Ca
Anfibólios Si, Ca, Mg, Fe, Na, Al 
Micas Si, Al, K, Fe, Mg
Feldspatos Si, Al, Ca, Na, K
Quartzo Si
2. Sulfetos
 combinação de um 
elemento metálico ou 
semi-metálico com S
Esfarelita (ZnS) 
Calcopirita (CuFeS2)
Galena (PbS) 
Pirita (FeS2) 
Molibdenita (MoS2)
3. Óxidos e hidróxidos
 combinação de oxigênio com um 
ou mais elementos metálicos
Hematita : Fe2O3
Magnetita: Fe3O4 
Espinélio: MgAl2O4
Rutilo: TiO2
Coríndon : Al2O3
Cromita: FeCr2O4
4. Haletos
 combinação de cátions de 
baixa valência com íons 
halogênicos eletronegativos.
Atacamita (Cu2Cl(OH)3) 
Halita (NaCl) 
Silvita (KCl) 
Fluorita (CaF2) 
Criolita (Na3AlF6)
5. Carbonatos
 Segundo grupo mais importante
 Combinação de cátions bivalentes 
com o complexo aniônico (CO3)
2-
Aragonita (CaCO3) 
Cerussita (PbCO3) 
Magnesita (MgCO3) 
Smithsonita (ZnCO3) 
Siderita (FeCO3) 
Calcita (CaCO3)
Dolomita (Ca, Mg(CO3)2) 
6. Nitratos
 complexo aniônico 
(NO3) 
Salitre do Chile (NaNO3)
Salitre (KNO3)
Nitrobarita (BaNO3)2
7. Boratos
 complexo aniônico 
(BO3
-) Bórax 
(Na2B4O7.10H2O)
8. Fosfatos, Arsenatos e Vanadatos
 combinação de cátions metálicos 
com os complexos aniônicos 
(PO4)
3-, (AsO4)
3-, (VO4)
3-
Monazita ((Ce, La, Nd, Th)PO4) 
Adamita (Zn2[OH]AsO4)
Apatita (Ca5(PO4)3 F)
Vanadinita (Pb5Cl(VO4))
Vivianita (Fe3PO4.8H2O)
Eritrita (Co(AsO4)2.8H2O)
9. Sulfatos, Cromatos, Molibdatos e 
Tungstatos
 combinação de cátions bivalentes 
com os complexos iônicos 
(SO4)
2-, CrO4, MoO4
2-, WO4
2-
Tenardita (Na2SO4) 
Anidrita (CaSO4)
Celestina (SrSO4) 
Barita (BaSO4) 
Crocoíta (PbCrO4) 
Wulfenita (PbMoO4)
Scheelita (CaWO4) 
10. Elementos nativos
 Ocorrem no estado elementar (Hg, As, Pt, Sb, Ag, Au, C, S) ou 
como ligas naturais;
 Metais, semi-metais (As), não-metais (C,S)
E como identificar os minerais?
Propriedades físicas macroscópicas
Cor
Brilho
Traço
Dureza
Fratura
Clivagem
Hábito cristalino
Identificação dos minerais
Cor: 
 A cor do mineral nem sempre é diagnóstica porque um 
mesmo mineral pode apresentar várias cores, 
dependendo das impurezas. 
 Por exemplo, o coríndon azul (safira), possui impureza 
de Fe e Ti, e o vermelho (rubi), de Cr.
Mais importante que a cor do mineral é a cor do traço, 
isto é a cor do pó.
A cor não é um bom identificador, há mesmos 
minerais com cores diferentes.
• Brilho
– metálico
– não metálico: vítreo, resinoso, perolado, terroso.
• Traço
– é a cor do pó do mineral, quando ele é esfregado em 
uma placa de porcelana
obs: às vezes um mesmo mineral pode apresentar cores diferentes, 
mas a cor do traço é única para cada mineral.
• Dureza
– resistência ao risco
Escala de Dureza de Mohs:
10- Diamante
9- Coríndon
8-Topázio
7- Quartzo
6- Feldspato potássico
5- Apatita
4- Fluorita
3- Calcita
2- Gipsita
1-Talco
+ Duro
+ Mole
unha = 2,5
canivete = 5,0
vidro = 5,5
porcelana = 7,0
10- Diamante
9- Coríndon
8-Topázio
7- Quartzo
6- Feldspato potássico
5- Apatita
4- Fluorita
3- Calcita
2- Gipsita
1-Talco
+ Duro
+ Mole




riscam/cortam o vidro e a 
porcelana
riscam o vidro
são riscados pelo 
canivete
são riscados pela unha
• Clivagem
– é a tendência do mineral quebrar ao longo das 
ligações mais fracas, formando planos (procurar 
observar os cantos ou pontos quebrados do 
mineral, para ver se há planos que se repetem)
•excelente: forma planos quebrando com a mão (micas)
•boa: forma planos quebrando com o martelo
•indistinta: não conseguimos reconhecer
•1 plano – micas (folhas)
•2 planos – feldspatos
•3 planos – calcita e halita
•4 planos – fluorita
Não confundir clivagem com hábito cristalino.
Hábito cristalino
 Hábito de um mineral é a forma como seus cristais 
individuais ou agregados crescem.
 Depende da estrutura cristalina e de ter espaço e 
tempo para crescer.
 Exemplos são o hábito piramidal do quartzo, placóide
da mica e fibroso do asbesto.
Quartzo
Asbesto
• Fratura
– minerais que não exibem clivagem, quando 
quebrados, exibem fraturas.
•conchoidal
•irregular
•fibrosa
• Outras características:
– Peso específico
– Magnetismo
– Tenacidade
– Cheiro
– Reação a ácidos
O teste do ácido para a calcita
E como os minerais são formados?
 Por diferentes tipos de processos naturais:
Cristalização do magma: Produto do resfriamento de magmas
 Precipitação a partir de soluções saturadas: rochas 
sedimentares químicas (ambientes evaporíticos em desertos e 
plataformas carbonáticas)
Reação entre fluidos e minerais:precipitação a partir
de 
soluções saturadas (intemperismo e hidrotermalismo)
Reação entre minerais no estado sólido: alterações na 
temperatura e na pressão, sem que haja fusão ou dissolução 
do mineral.
Rochas
O que são rochas?
Uma rocha é um agregado sólido de minerais que 
ocorre naturalmente.
As rochas são registros de processos 
geológicos ocorridos no passado e o estudo 
deste registro permite compreender a evolução 
do nosso planeta
 Certas rochas podem conter, ainda, matéria orgânica 
e vidro vulcânico.
 Algumas rochas podem ser constituídas por um único
mineral e são chamadas de monominerálicas. São
exemplos o calcário (formado de calcita) e o quartzito
(formado de quartzo). Quando constituídas de vários
minerais são denominadas de poliminerálicas.
Tipos de rocha
 As rochas ígneas são formadas pelo resfriamento e 
cristalização da lava ou do magma;
 As rochas sedimentares pela litificação dos
sedimentos e;
 As rochas metamórficas pelo metamorfismo de 
rochas pré existentes.
Transformação contínua das rochas = 
Ciclo das Rochas
E o que promove as transformações 
no ciclo das rochas?
Estas transformações ocorrem tanto pela ação de 
processos endógenos (interior do planeta) 
como de processos exógenos (superfície do 
planeta)
Processos endógenos
Ocorrem utilizando a energia proveniente do 
interior da Terra, que forma e modifica a 
composição e a estrutura da crosta.
São processos geológicos endógenos:
 formação de magma (vulcanismo e plutonismo);
 tectonismo;
 dobramentos e falhamentos;
metamorfismo;
 terremotos e;
 soerguimentos e abatimentos da crosta.
Processos exógenos
Processos geológicos exógenos envolvem a atmosfera, 
hidrosfera e a superfície terrestre com forte atuação da 
energia solar e pela ação da gravidade.
São processos geológicos exógenos:
 intemperismo das rochas;
 erosão e transporte de sedimentos e;
 denudação de cadeia de montanhas.
O ciclo das rochas depende das fontes de energia e 
de um confronto entre as forças tectônicas e a 
isostasia.
 calor do núcleo - decaimento radioativo
 correntes de convecção - movimento das placas
 formação e destruição de crosta – isostasia e erosão
 Isostasia – Condição 
de busca do equilíbrio 
densitométrico de 
rochas da crosta 
terrestre (litosfera) 
sobre o manto superior 
(astenosfera) com 
movimentos principais 
verticalizados.
Todas as rochas da crosta terrestre são menos densas que o manto, desse modo 
elas flutuam sobre o manto denso, a semelhança de madeira flutuando sobre a 
água.
O equilíbirio isostático pode ser abalado por 
várias causas:
 processos tectônicos levando a espessamento crustal;
 fusão ou cristalização de porções da crosta ou do 
manto;
 glaciação e degelo;
 deposição de sedimentos;
 Erosão
Glaciação e degelo 
Erosão e isostasia
Placas tectônicas 
+ 
ciclo das rochas 
+ 
processos 
exógenos
Ciclo das rochas e tectônica de placas
Nos limites de placas há a formação de rochas por diversos 
processos (depende do limite) e é normalmente mais intensa.
 Nos limites divergentes dominam os processos magmáticos 
de formação de rocha, com participação mais restrita de processos 
metamórficos;
 Nos limites convergentes ocorrem com grande
 intensidade os processos de magmatismo, metamorfismo e erosão –
sedimentação.
 Nos limites transformantes dominam os processos 
metamórficos.