AULA 02 - MINERAIS E ROCHAS.ppt

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Março/2016
1° SEMESTRE / 2012
CONCEITOS BÁSICOS:
MINERAIS
&
ROCHAS
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO - UFPE
DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA – DGEO
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1. INTRODUÇÃO
Para entendermos a Terra e sua evolução é necessário conhecer suas características principais → minerais e rochas;
Os minerais são os principais constituintes, por exemplo, de: solos, areia de praia, rochas, etc.
Assim como são os principais constituintes de outros planetas do universo. 
Desta maneira, faz-se necessário o conhecimento das famílias de mineral.
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MINERAIS: o que são?
Elementos ou compostos químicos;
Composição definida (organização atômica);
Arranjo atômico geométricamente ordenado;
Formados por meio de processos geológicos inorgânicos;
São formados: na Terra ou em corpos extraterrestres;
Podem ser formados na porção interna (Diamante) ou externa da Terra (epidoto):
Mineralóide: qualquer sólido ou líquido que ocorre naturalmente, sem arranjo sistemático de átomos (sem estrutura cristalina).
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ESPÉCIE MINERAL
Cada tipo de mineral constitui uma espécie mineral;
Condições geológicas ideais → forma geométrica externa → faces, arestas, vértices naturais → Sistema cristalino → CRISTAL
 
Granada cúbico
Epidoto monoclínico
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TERMOS USUAIS E SEUS SIGNIFICADOS 
Rochas → associação mineral intimamente ligada:
Coesa;
Não homogênea (exceto em poucos casos);
Na maioria são duras;
Sem continuidade física;
Podem ser subdivididas em seus constituintes minerais; 
Minério → é utilizado quando o mineral ou a rocha apresenta importância econômica, exemplos:
Rocha: granito → Mineral de minério: Cassiterita → minério de estanho
Rocha: serpentinito → Mineral de minério: serpentina → Amianto
Rocha: pegmatito → Mineral minério: espodumênio → Lítio 
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MINERAIS: na maioria, formados por compostos químicos que resultam da combinação de diferentes elementos químicos. 
Em menor quantidade, também podem ser formados por composição química mais simples, dada apenas por um único elemento. Ex.: Diamante (átomos de C), Enxofre (S), Ouro (Au);
Por mais compostos químicos, ex.: Quartzo (SiO2), Olivina (Mg,Fe)2SiO4.
A combinação ocorre, e pode ser fixa ou variar. No Quartzo, um átomo de Si combina com dois átomos de O, independente do ambiente; Já na Olivina, (Mg,Fe)2SiO4, a composição química pode variar entre Fe e Mg, com o radical fixo SiO4 → Série mineral
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ESTRUTURA DOS ÁTOMOS
Este conhecimento facilita o entendimento da formação mineral.
Número atômico: número de prótons do núcleo
Massa atômica: soma das massas de seus prótons e nêutrons
Isótopos: número de prótons constante e ≠s números de nêutrons, exemplos: C12, C13, C14; todos com 6 próntons e nêutrons variando em 6, 7 e 8.
Elétrons ( - )
Núcleo:
 prótons (+)
 Nêutrons
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REAÇÕES QUÍMICAS: Interações entre átomos de dois ou mais elementos químicos em certas proporções fixas, produzindo substâncias químicas.
Exemplo: Água (H2O), Cloreto de Sódio (NaCl)
↓
Formados por:
Transferência de elétrons
Ou
Compartilhamento
Na reação entre Na e Cl → NaCl → Na perde elétron que é transferido para o Cl ↔ Como Cl recebeu um e- ficou carregado negativamente (Cl-); do mesmo modo, o Na perdeu um e- ficou carregado positivamente (Na+); Assim, o composto permanece neutro, pois as cargas são balanceadas
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Um íon carregado positivamente é denomidado: cátion
Um íon carregado negativamente é denominado: ânion
Exemplo: cátion (Na+); ânion (Cl-)
Átomos que não reagem por meio de perdas ou ganhos de elétrons, combinam-se quimicamente por compartilhamento.
Exemplo: Diamante, que é um composto formado inteiramente por átomos de Carbono que compartilham elétrons entre si.
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LIGAÇÕES QUÍMICAS
Íons ou átomos de elementos que formam os compostos são mantidos unidos por forças de atração entre elétrons e prótons. 
As atrações químicas entre os életrons compartilhados/elétrons cedidos/ganhos podem ser fracas ou fortes ↔ ligações criadas por essas atrações podem ser fortes ou fracas.
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Três tipos principais:
a) Iônica (Halita, NaCl)
b) Covalente (Diamante, C)
c) Metálica (Metais ou elementos Nativos, Au, Cu, Al, etc.)
LIGAÇÕES QUÍMICAS
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LIGAÇÕES QUÍMICAS
LIGAÇÃO IÔNICA
a) ligação mais simples → atração entre íons de cargas opostas; ~89% de todos os minerais são compostos essencialmente iônicos;
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LIGAÇÕES QUÍMICAS
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LIGAÇÕES QUÍMICAS
LIGAÇÃO IÔNICA
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LIGAÇÕES QUÍMICAS
LIGAÇÃO COVALENTE
Compartilhamento eletrônico, e são as mais fortes ligações;
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LIGAÇÕES QUÍMICAS
LIGAÇÃO METÁLICA
c) é uma tipo de ligação covalente; forte tendência a perder elétrons, que ficam livres para mover-se, ficam dispersos e são compartilhados.
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ARRANJO INTERNO
Arranjo interno tridimensional:
Átomos distribuídos ordenadamente → retículo cristalino
Repetição de uma unidade atômica
Tipos de cristalização ou sistema cristalino:
a) Cúbico [ 4 eixos ternários] ( Diamante, granada)
b) Tetragonal [ 1 Eixo quaternário (c)] (zircão, rutilo)
c) Hexagonal [1 eixo senário] ( Quartzo ᵦ (c))
d) Trigonal [ 1 eixo ternário (c)] (Quartzo α, turmalina)
e) Ortorrômbico [ 1 eixo binário (b); 2 binários; 3 planos] (Olivina)
f) Monoclínico [ 1 eixo binário (b); plano contendo (a) e (c); (Micas)
g) Triclínico [um centro de simetria ou sem simetria] (Plagioclásio)
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ORIGEM DOS MINERAIS
Relacionada aos componentes químicos e às condições físicas (T & P) no ambiente de formação.
Minerais originados internamente ≠ dos gerados externamente;
Formas diferentes de ocorrência:
A partir de uma solução de fusão ou vapor;
Condensação de materiais rochosos em estado de vapor;
Na mudança de fases
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CRITÉRIOS USADOS PARA CLASSIFICAÇÃO
Sistema de cristalização – monoclínico, cúbicos, etc.;
Usos – Minérios, gemas, minerais formadores de rocha;
Composição química – Elementos nativos, óxidos, sulfetos.
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CLASSIFICAÇÃO SISTEMÁTICA
Baseada no ânion ou Radical aniônico dominante em sua fórmula química:
Elementos Nativos: ouro (Au), Cobre (S);
Sulfetos: Galena (PbS), Pirita (FeS2)
Sulfossais: tetraedrita (Cu12Sb4S13)
Óxidos: gelo (H2O), hematita (Fe2O3)
Halóides: halita (NaCl), fluorita (CaF2)
Carbonatos: calcita (CaCo3), dolomita [CaMg(CO3)2]
Nitratos: salitre (KNO3)
Boratos: bórax
Sulfatos e cromatos: barita (BaSO4)
Fosfatos, arseniatos e vanadatos: apatita [(Ca5(F,Cl,OH)(PO4)3] 
Tungstatos e molibdatos: scheelita (CaWO4)
Silicatos (grande grupo)
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Silicatos (mais abundantes na crosta continental)
Nesossilicatos
Sorossilicatos
Ciclossilicatos
Inossilicatos
Filossilicatos
Dentro dos milhares minerais existentes, o número de minerais formadores de rochas são pequenos, e são resumidos em alguns grupos: silicatos (S e O), carbonatos ( CO32-, óxidos (O2-, sulfetos (S2-), sulfatos (SO42-) 
CLASSIFICAÇÃO SISTEMÁTICA
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PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS
Hábito cristalino:
É a forma geométrica habitual externa do mineral que reflete o arranjo atômico interno (estrutura cristalina);
Tipos:
1.Prismático (colunar);
2.Fibroso;
3.Acicular (agulhas);
4.Tabular (maciço)
5.Lamelar (lâminas);
6.Equidimensional;
7.Botroidal (glóbulos em grupo);
8.Esferoidal;
9.Pulverulento;
10.Dendrítico (arborescente);
Magnesita 
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PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS
Hábito cristalino:
É a forma geométrica habitual externa do mineral que reflete o arranjo atômico interno (estrutura cristalina);
Tipos:
1.Prismático (colunar);
2.Fibroso;
3.Acicular (agulhas);
4.Tabular (maciço)
5.Lamelar (lâminas);
6.Equidimensional;
7.Botroidal (glóbulos em grupo);
8.Esferoidal;
9.Pulverulento;
10.Dendrítico (arborescente);
Pirrotita: FeS
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PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS
Hábito cristalino:
É a forma geométrica habitual externa do mineral que
reflete o arranjo atômico interno (estrutura cristalina);
Tipos:
1.Prismático (colunar);
2.Fibroso;
3.Acicular (agulhas);
4.Tabular (maciço)
5.Lamelar (lâminas);
6.Equidimensional;
7.Botroidal (glóbulos em grupo);
8.Esferoidal;
9.Pulverulento;
10.Dendrítico (arborescente);
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PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS
Hábito cristalino:
É a forma geométrica habitual externa do mineral que reflete o arranjo atômico interno (estrutura cristalina);
Tipos:
1.Prismático (colunar);
2.Fibroso;
3.Acicular (agulhas);
4.Tabular (maciço)
5.Lamelar (lâminas);
6.Equidimensional;
7.Botroidal (glóbulos em grupo);
8.Esferoidal;
9.Pulverulento;
10.Dendrítico (arborescente);
Quartzo rutilado
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PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS
Hábito cristalino:
É a forma geométrica habitual externa do mineral que reflete o arranjo atômico interno (estrutura cristalina);
Tipos:
1.Prismático (colunar);
2.Fibroso;
3.Acicular (agulhas);
4.Tabular (maciço)
5.Lamelar (lâminas);
6.Equidimensional;
7.Botroidal (glóbulos em grupo);
8.Esferoidal;
9.Pulverulento;
10.Dendrítico (arborescente);
Amianto
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PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS
Brilho:
Quantidade de luz refletida pela superfície do mineral;
Tipo:
1.Metálico – reflete > 75% da luz incidente;
2.Não-metálico – reflete < 75% e divide-se em:
- Vítreo (brilho da fratura fresca do vidro);
- Resinoso;
- Perláceo (semelhante a madrepérola – iridescente)
- Gorduroso (brilho do azeite);
- Sedoso
- Adamantino
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PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS
Brilho:
Brilho metálico da Hematita 
Brilho gorduroso da Esfalerita 
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PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS
Brilho:
Brilho vítreo do Quartzo 
Brilho adamantino – Diamante e Enxofre 
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PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS
Brilho:
Brilho perláceo do Talco
Brilho sedoso da Gipsita
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Cor:
Resulta da absorção seletiva de parte do espectro que compõe a luz. Existem alguns fatores que colaboram para absorção como:
1) elementos de transição (Fe, Cu, Ni, Cr, V) na composição química do mineral;
2) defeitos na estrutura atômica e;
3) pequenas inclusões de minerais;
Tipos:
1)Idiocromáticos: Cor característica (enxofre);
2)Alocromáticos: Cor variada (turmalina, quartzo);
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Cor:
Quartzo enfumaçado 
Quartzo rosado 
Quartzo leitoso 
Enxofre (Idiocromático) 
Quartzo - Alocromático 
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Cor:
Impurezas
Berilo: [Be3Al2(Si6O18)] + Cr 3+
produz cor verde  Esmeralda
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Cor:
Impurezas
Berilo: [Be3Al2(Si6O18)] + Fe 3+
produz cor amarela  Heliodoro
Berilo: [Be3Al2(Si6O18)] + Fe 2+
produz cor azul  Água Marinha
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Cor:
Impurezas
Corindon (Al2O3) + Cr 3+
produz cor vermelha  Rubi
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Cor:
Impurezas
Corindon (Al2O3) + Fe 2+
produz cor azul  Safira
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Cor:
Impurezas
Lepidolita (Mica Roxa): 
[ K2(Li,Al)5-6Si6-7Al2-1O20(OH,F)4] + Mn3+ 
produz cor violeta
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Traço:
Traço, ou a cor do traço, representa a cor do pó mineral. Obtêm-se a cor do pó mineral riscando-o sobre uma superfície branca de porcelana;
Muito útil para identificar tipos de minerais ferrosos e opacos que apresentam traços de variadas cores (vermelho, marrom, amarelo, etc.);
Traço da Hematita – Vermelho acastanhado 
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Dureza: é a resistência queo mineral apresenta ao ser riscado (Escala de Mohs & padrões secundários):
Unha 2,5 → alfinete 3,5 → lâmina de aço 5 – 5,5 → porcelana ~7
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Dureza: é a resistência queo mineral apresenta ao ser riscado (Escala de Mohs & padrões secundários):
Unha 2,5 → alfinete 3,5 → lâmina de aço 5 – 5,5 → porcelana ~7
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Fratura: 
Superfície irregular e curva, formada após a quebra do mineral que é controlada pela estrutura atômica (maneira como o mineral se quebra quando a clivagem é ausente);
É a forma como o mineral quebra quando não são produzidas pelos planos de clivagem;
Geralmente, são os minerais que apresentam ligações químicas fortes iguais em todas as direções;
Tipo:
Irregular: superfícies rugosas e irregulares;
Conchoidal: superfícies lisas e curvas (forma de concha);
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Fratura Conchoidal em vidro vulcânico 
Fratura Conchoidal em quartzo
Fraturas Irregulares em Limonita 
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Clivagem:
Tendência do mineral se partir em planos regulares relacionados com a estrutura cristalina;
•Quando o mineral é submetido a esforços externos este pode romper-se em planos preferenciais;
•Na estrutura de muitos minerais, algumas ligações químicas são mais fracas que outras. É ao longo dessas ligações fracas que os minerais tendem a quebrar;
•Todo plano de clivagem é paralelo a uma face cristalina;
•Um mesmo mineral pode apresentar mais de um plano de clivagem;
•Nem todos os minerais apresentam clivagem, neste caso, diz-se clivagem ausente ou não observável;
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Clivagem:
Lâmina 
Ligações fortes (plano) 
Ligações fracas (entre os planos)
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Clivagem:
Tipos de clivagem: 
Perfeita, boa ou imperfeita; 
Podem variar em até 3 direções; 
A clivagem geralmente atua nos planos de fraqueza da estrutura cristalina; 
Calcita – perfeita em 3 direções 
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Clivagem:
1 – PERFEITA EM 1 DIREÇÃO
2 – PERFEITA EM 2 DIREÇÕES
3 – PERFEITA EM 3 DIREÇÕES
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Clivagem:
1 – PERFEITA EM 1 DIREÇÃO
Muscovita 
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Clivagem:
2 – PERFEITA EM 2 DIREÇÕES
Feldspato 
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Clivagem:
3 – PERFEITA EM 3 DIREÇÕES
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Clivagem:
AUSENTE NO QUARTZO  FRATURA
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Densidades: É o número que indica quantas vezes certo volume de mineral é mais pesado que o volume da água ( a 4° C).
Geminação: Propriedade dos minerais apresentarem intercrescimento regular simétrico de dois ou mais cristais de uma mesma substância; 
Tipos:
1.Simples: dois indivíduos
Geminação simples da Estaurolita 
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2. Múltipla: vários indivíduos;
Geminação múltipla em Pirita 
Geminação múltipla em Aragonita 
Geminação múltipla em Cerussita 
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MINENERAIS FORMADORES DE ROCHA
Silicatos
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MINENERAIS FORMADORES DE ROCHA
Silicatos
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Qz
K-F
Bt
Plg
Ms
Anf
Granito
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Rochas
Podem ser:
Monominerálicas
Ou
pluriminerálicas:
Mono: calcário, mármore,
quartzito;
Pluri: Gnaisse, Gabro, Granito
Classificação genética:
Ígnea
Metamórfica
Sedimentar
Calcário
Mármore Travertino
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Ciclo das Rochas
Solo
Sedimento
Rocha
sedimentar
Rocha
Metamórfica
Magma
Rocha
Ígnea
Manto
De
Intemperismo
Erosão e
Deposição
Litificação
Intemperismo
Pedogênese
Metamorfismo
Fusão Parcial
Solidificação
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Ciclo das Rochas
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Exercício 
1- Explique de forma sucinta e coerente a relação da estrutura atômica, ligação química e formação de minerais.
2- Quais os critérios utilizados para classificação dos minerais?
3- Dentro da classificação sistemática mineralógica, qual a mais importante? Por quê?
4- Cite algumas propriedades físicas dos minerais: 
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