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Cristalografia e Mineralogia Classificação dos minerais Classes dos Silicatos Prof. MSc Yuri Ribeiro SilicatosII Cristalografia e Mineralogia – Inossilicatos, Filossilicatos, Tectossilicatos MSc. Yuri Ribeiro Inossilicatos •Subclasse caracterizada por tetraedros unidos em cadeias, compartilhando oxigênios com os tetraedros adjacentes. •As cadeias podem ser simples ou duplas, quando se unem lado a lado. Característica e propriedade física Os cristais crescem mais ao longo das cadeias (eixo Z): privilegiando hábito prismático; Apresentam duas direções de clivagem; Minerais das rochas máfica como basaltos, gabros e peridotitos; São minerais de fácil decomposição e ricos em elementos essenciais para as plantas (Ca e Mg). Os minerais ocorrem em quase todos os tipos de rochas ígneas e metamórficas de temperatura média a alta. Ocupam o segundo lugar na série de cristalização de Bowen e alteram- se para anfibólios com o decréscimo de temperatura; Subclasse dos Inossilicatos Grupo dos Piroxênios (Si 2 O 6 )-4 Fórmula geral: XVIII YVI (Si2O6), X=Ca, Na, Li e Y=Mg, Fe, Al, Mn, Ti Se apenas cátions com R.I. relativamente pequenos (Y) estiverem presentes, o sistema cristalino será ortorrômbico (ex.: enstatita Mg2Si2O6) ortopiroxênio. Se cátions de R.I. maior também estiverem presentes (X e Y) o sistema cristalino será monoclínico, mudança na cela unitária clinopiroxênios Apresentam clivagem prismática ruim, que forma ângulos de aproximadamente 90º. São anidros; Exemplo de estrutura: Diopsídio [CaMgSi 2 O 6 ] http://webmineral.com/data/Diopside.shtml O2- base: ao longo de um plano Cadeias unidas por cátions bivalentes Alternância das cadeias de tetraedros com ápices invertidos, formando sítios cristalográficos de coordenação octaédrica (N.C. 6) e cúbica (N.C. 8) Espodumênio - LiAl(Si2O6) Rodonita - Mn(SiO3) Clivagem nos piroxênios Ligações mais fracas // laterais das cadeias e entre os ápices clivagem nas intersecções (~ 87 e 93) Grupo dos Anfibólios (Si 4 O 11 )-6 Fórmula geral: X2 VIII Y5 VI (Si4O11)2 (OH)2 X = Ca, Na, K Y= Mg, Fe, Al, Mn, Li, Ti Se apenas cátions com R.I. ~ pequenos (Y) estiverem presentes, o sistema cristalino será ortorrômbico; Se cátions de R.I. maior também estiverem presentes (X e Y) o sistema cristalino será monoclínico, pois haverá deslocamento da cela unitária; ORTO e CLINO anfibólios crocidolita Na2Fe 2+ 3,Fe 3+ 2Si8O22(OH)2 Dimensões das celas unitárias Comparação das dimensões das celas unitárias de um piroxênio e de um anfibólio evidencia a presença de cadeias duplas Diopsídio Tremolita a 9,75 Å 9,86 Å b 8,90 Å 18,05 Å c 5,25 Å 5,29 Å Clivagem em anfibólios 56 e 124 Tremolita-Actinolita - Ca2(Mg,Fe)5(Si8O22)(OH)2 FILOSSILICATOS (FILO=folhas) Subclasse caracterizada por tetraedros arranjados em camadas. A relação Si:O é 2:5; Ligação covalente forte no interior da estrutura; Possuem hábito tabular a foliáceo e excelente clivagem pinacoidal; A dureza e a densidade são relativamente baixas; São hidratados (molécula OH na composição); São flexíveis ou elásticos; (Si4O10) 4- A folha fundamental é a chamada de folha de siloxana, constituída de tetraedros (SiO4) 4-, onde cada tetraedro reparte três de seus oxigênios, deixando um oxigênio apical, com uma valência livre. Como os oxigênios apicais estão voltados para o mesmo lado, a folha de siloxana não é eletricamente neutra. Folha de Brucita: é constituída de Mg2+ e (OH)- ligados em coordenação 6, de modo que o Mg ocupa o centro de um octaedro com vértices de hidroxilas. Folha de Gibbsita: da qual se diferencia por ter Al3+ no lugar do Mg2+. Estrutura filossilicatos O termo argila é empregado em dois sentidos: granulometricamente: fração mais fina dos sedimentos (diâmetro inferior a 2μm - 1 milionésimo de metro (1 × 10-6 m); mineralogicamente: grupo de minerais que são silicatos hidratados de alumínio. São minerais secundários, resultantes de decomposição de outros silicatos, principalmente feldspatos e feldspatóides. Estrutura filossilicatos Argilominerais: A maioria destes silicatos hidratados de alumínio têm estruturas acamadadas. Eles são classificados como 1:1 (t-o) ou 2:1 (t-o-t), com alguns cátions entre camadas. Plummer et al., Physical Geology 9th edition, McGraw Hill Inc, Fig. 2.19b Clay minerals: talc, kaolinite, illite, chlorite, montmorillonite Alta importância no estudo da Pedologia por serem componentes da fração argila, que afeta todo comportamento físico químico do solo. Plummer et al., Physical Geology 9th edition, McGraw Hill Inc, Box 02.04.f1 Montmorillonita tem habilidade de expandir muitas vezes o seu volume original como resultado da incorporação de moléculas de água entre as camadas t-o-t, em associação com os cátions intercamadas como Na+ e Ca+2 Grupo das Micas Serpentina Mg3(Si2O5)(OH)4 Caulinita - AI2Si205(0H)4 Cor: branca, podendo ser colorido variável devido a impurezas. Hábito: placas rômbicas ou hexagonais, muito pequenas e finas. Normalmente em massas argilosas, tanto compactas como friáveis. Diafaneidade: Opaco Brilho: geralmente terroso, placas dos cristais são nacaradas Dureza: 2 Densidade relativa: 2,6 Clivagem: perfeita {001} Identificada pela sua cor clara, brilho terroso e baixa dureza. Uso: contrução civil e fabricação de porcelana e cerâmica. É um aditivo para papel, na indústria da borracha e na manufatura de refratários. TECTOSSILICATOS (ARRANJO TRIDIMENSIONAL) Agrupamento tridimensional em que todos os tetraedros compartilham todos os seus oxigênios, constituindo uma estrutura tridimensional infinita; São os minerais mais abundantes da crosta terrestre; Correspondem a quase ¾ dos componentes das rochas; Constituem quase a totalidade das rochas ígneas; Ligação covalente forte no interior da estrutura, dificultando a clivagem; GRUPO DA SÍLICA – SiO2 Ocorrem em rochas ígneas, metamórficas e sedimentares; A estrutura SiO2 é eletricamente neutra; Existem pelo menos oito modos diferentes segundo os quais os tetraedros ligados podem compartilhar todos os oxigênios e construir uma estrutura tridimensional contínua. Esses oito arranjos geométricos correspondem aos oito polimorfos conhecidos de SiO2; O Grupo da Sílica reúne: - polimorfos cristalinos de SiO2 – Quartzo cristalino. É a forma mais estável de SiO2; - variedades criptocristalinas – Calcedônia. Apresenta agregado radial. Variedades mais comuns: Ágata (bandada) e ônix (preta). variedades amorfas – Opala. É a variedade hidratada de SiO2 (SiO2 .nH2O). É tipicamente amorfa. Quartzo - SiO2 Calcedônia - SiO2 Opala - SiO2 .nH2O ACATASSOLAMENTO OU CHATOYANCY Esta característica é resultante de uma grande quantidade de inclusões de minerais fibrosos ou de cavidades tubulares dispostas paralelamente a uma direção cristalográfica. Grupo dos Feldspatos Minerais mais abundantes da crosta terrestre; Ocorrem em rochas ígneas, metamórficas e sedimentares; Ocorrea substituição parcial do Si pelo Al; De um modo geral, podem ser considerados soluções sólidas de três componentes: Ortoclásio – KAlSi3O8 Albita – NaAlSi3O8 Anortita – CaAl2Si2O8 Apresentam clivagens boas em duas direções (prismáticas) que fazem entre si ângulos de 90° ou próximos de 90°; Substituição sólida acoplada Se, em uma composição A+2X-2 , um cátion B+3 entra para substituir uma parte de A+2, a neutralidade elétrica é mantida se uma quantidade idêntica de A+2 é simultaneamente substituída por um cátion C+ NaAlSi308, albita, e CaAl2Si208, anortita Solução Sólidas Minerais mais comuns da crosta terrestre. Exsolução Pertita: é a exsolução (separação, desmisturação) de albita na forma de filetes ou delgadas camadas em um cristal de ortoclásio hospedeiro. Antipertita: é a exsolução (separação, desmisturação) de ortoclásio na forma de filetes ou delgadas camadas em um cristal de albita. Ortoclásio – K(AlSi3O8) Microclina– K(AlSi3O8) Plagioclásio (Albita – NaAlSi3O8 e Anortita – CaAl2Si2O8) Feldspatóides Grupo semelhantes aos feldspatos proporção de sílica inferior, caracterizando-os como insaturados em sílica e ricos em álcalis. Têm estrutura bem espaçosa, em cujos interstícios estão os cátions e vários espécimes hospedam ânions simples ou complexos. Assim: na sodalita, o Cl é um constituinte essencial, CO3 na cancrinita SO4 na noseana o e SO4, S e Na na lazurita . Os feldspatóides podem ser entendidos como derivados dos feldspatos pela falta de sílica; dessa forma, a leucita constitui-se pela falta de um tetraedro de SiO4 no ortoclásio, resultando KAlSi2O6; a nefelina, pela falta de dois tetraedros de SiO4 na albita, [NaAlSiO4] a sodalita resulta de três moléculas de nefelina acrescida de uma molécula de NaCl , [Na4(AlSiO4)3Cl]; Sodalita – Na8(AlSi4O6Cl2) Cor: geralmente azul, também branca, cinza, verde. Hábito: Maciço, granular, cristais pseudocúbicos Diafaneidade: Transparente a translúcido. Brilho: Vítreo Cristalização: Raros cristais, geralmente dodecaédricos. Geralmente maciça, em grãos englobados numa matriz.. Dureza: 5,5-6 Densidade relativa: 2,15-2,3 Clivagem: ruim {011} Identificada pela sua cor azul, e diferencia-se da lazurita pela sua ocorrência diversa e ausência de associação com pirita Uso: Pode ser usada como gema e mineral decorativo. Fonte: sodalite in www.gemdat.org Grupo das Zeólitas as zeólitas formam-se na fase hidrotermal de resfriamento magmático, sendo comumente encontrada preenchendo fendas, cavidades ou fissuras de rochas magmáticas básicas. São tectossilicatos de estrutura aberta e sua origem é, normalmente, secundária Características da estrutura • Alto grau de hidratação • Baixa densidade e grande volume de vazios quando hidratada • Propriedades de trocas de cátions • Canais uniformes e de dimensões moleculares nos cristais desidratados. • Capacidade para absorver gases e vapores. • Propriedades catalíticas Uso comercial • Remoção do íon amónio em tratamento de esgotos, aquacultura; • Controle de odores; • Remoção de íons de metais pesados dos resíduos nucleares, da mineração, e industriais; • Aplicações na agricultura, tais como condicionadores de solos e suplemento na alimentação de animais Revise! KLEIN, C. & DUTROW, B. Manual de Ciência dos Minerais. 23. Ed. Porto Alegre: Bookman, 2012. Capítulo 18 Química dos Cristais de Silicatos Formadores de Rocha Capítulo 19: Descrições Sistemáticas dos Silicatos Formadores de Rochas www.handbookofmineralogy.org http://www.rc.unesp.br/museudpm/banco
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