4. Mineralogia 2012 2

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UNIVASF Disciplina: Geologia Aplicada a Solos 
Aula: Noções de Mineralogia Profª Carmem S. Miranda Masutti 
 
 
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) 
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• 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 
• 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 planos 
– espaçamento 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) 
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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– 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). 
• 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 
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– 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 (enxofrenativo) 
– Tato: sensação de sedosidade (pedra-sabão); pouco comum 
– 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 cultura adequada) 
• 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) 
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– 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 
» exemplos perfeitos de ligação iônica 
– Exemplos: 
» Halita: NaCl 
» Silvita: KCl 
• 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: 
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» 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 
 
 
• 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 
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– 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 mais importantes para 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 
 
 
 
Número 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 
eixo c 
 
– Exemplo: 
» Augita – (Ca, Na) (Mg, Fe2+, Fe3+, Al) (Si, Al)2O6 
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• 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) 
 
• 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 
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» 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?