Apostila 4 geologia biologia minerais e rochas

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE CATÓLICA DE BRASÍLIA 
CURSO DE BIOLOGIA 
Disciplina: GEOLOGIA GERAL 
Professor: Luiz Fernando W. Kitajima 
 
Apostila 4 ‐ Minerais e rochas 
 
1 Introdução 
 
  A Terra é um corpo composto por um núcleo metálico e de rochas. Estas rochas por sua vez são compostas 
por minerais. O estudo de minerais e  rochas é  importante considerando que nas apostilas anteriores abordou‐se 
sobre o planeta Terra em seus aspectos físicos, serão consideradas agora os seus aspectos composicionais, ou mais 
exatamente de seus constituintes específicos – minerais e rochas. 
  Além disso, deve ser considerado que os minerais e rochas formam o substrato de onde o solo é formado, o 
solo que é a base de boa parte da vida vegetal e base das obras de engenharia civil. Também há o uso prático dos 
minerais e  rochas – uma das bases da civilização moderna. As características dos minerais e  rochas definem seus 
diversos usos na construção civil. 
 
2 Minerais 
 
2.1 Conceitos 
 
  A definição de mineral é: compostos químicos ou elementos, com composição química definida dentro de 
certos  limites, encontrados no estado sólido, cristalizados e formados por meio de processos  inorgânicos, na Terra 
ou em corpos extraterrenos (Teixeira et al., orgs., Decifrando a Terra, 1ª reimpressão, 2001). 
  Resumindo  a  definição  de  diversos  autores  podemos  indicar  então  as  seguintes  características  de  um 
mineral: 
  ‐É sólido 
  ‐Tem composição química definida (pode ser um composto ou um elemento) 
  ‐Tem estrutura interna definida 
  ‐É (geralmente) de origem inorgânica. Neste caso pode ainda haver diferenças entre autores. 
  Cada tipo de mineral, como o quartzo (SiO2) é também definido como espécie mineral. Às vezes o mineral 
pode  encontrar  condições  para  se  cristalizar  formando  vértices,  planos  e  arestas,  concedendo  grande  beleza  ao 
mineral, e que chamamos de cristal, ou mineral euédrico. Muitas vezes, porém, o termo mineral e cristal podem ser 
usados  ao  mesmo  tempo,  principalmente  para  descrever  um  determinado  mineral  numa  rocha:  “o  cristal  de 
feldspato envolto por um cristal de quartzo...”. 
  O termo sólido cristalino pode  indicar um sólido com as propriedades de um cristal (um mineral) que não 
teve como desenvolver suas faces cristalinas. Também pode ser chamado de mineral anédrico. 
  Se o mineral desenvolveu apenas algumas das formas é denominado de subédrico. 
  O minério é o mineral de valor econômico. 
 
A esquerda: minerais euédricos. No centro: mineral subédrico. A direita: mineral anédrico 
 
2.2 Sobre a composição química dos minerais 
 
  Na afirmação acima sobre a composição dos minerais deve‐se  levar em consideração que a composição de 
um mineral pode ser bem definida, sendo um:  
‐composto, ou seja, uma combinação de elementos químicos, como o SiO2, o quartzo;  
‐ou apenas um elemento, ou elemento nativo, como o ouro nativo (Au).  
  As vezes o mineral pode ter uma composição que varia entre o que chamamos de membros finais: o mineral 
olivina, por exemplo, tem uma composição que varia entre o membro final rico em ferro e o membro final rico em 
magnésio. Assim podemos ter um determinado mineral que pode ser mais rico num elemento ou em outro – mas 
algo importante deve ser deixado claro – essa variação será sempre dentro de certos limites. 
 
Da  esquerda  para  a  direita:  Ouro  nativo  (Au),  Hematita  (Fe2O3),  albita  (NaAlSi3O8)  e  orotclásio  (KAlSi3O8),  os  dois  últimos 
mostrando exemplos de minerais com variações de composição química    
 
2.3 A estrutura do mineral 
 
  O mineral é dito que é um sólido cristalizado ou cristalino. Isso significa que é um sólido que apresenta um 
arranjo  organizado  interno  de  seus  componentes,  seus  átomos,  íons  e moléculas  estão  distribuídos  de  forma 
organizada dentro do mineral. A única exceção é o mercúrio, considerado mineral  líquido. Se não há organização, 
temos o estado vítreo ou amorfo. 
Ou seja, os átomos que compõem um mineral apresentam um arranjo ou rede tridimensional, que se repete 
regularmente. A unidade básica deste arranjo que se repete é denominado de cela unitária, é esta cela que é como 
um  tijolo  de  onde  é  montado  o mineral.  A  forma  como  se  dá  a  repetição  desta  cela  unitária,  assim  como  sua 
composição,  define  várias  propriedades  do mineral,  tais  como  o  hábito  cristalino  e  clivagem  (a  serem  descritos 
adiante). 
Quando  as  condições  são  ideais,  o  mineral  formado  reflete  em  sua  forma  externa  as  propriedades 
geométricas da estrutura e da cela unitária, formando os cristais. 
A  área  da  ciência  que  se  encarrega  do  estudo  da  forma  como  a matéria  se  organiza  em  uma  estrutura 
cristalina, suas propriedades e classificação, é denominado de Cristalografia.  
 
Cela unitária: do cloreto de sódio, ou sal comum (NaCl) à esquerda e da fluorita (CaF2) à direita.. 
 
Certas  características  da  estrutura  cristalina  definem  as  propriedades  do  mineral.  Estas  características 
incluem:  
‐a simetria formada pela repetição da cela unitária (a forma da estrutura em geral),  
‐o tipo de ligação química entre os minerais. Os tipos de ligações podem ser iônica (atração por diferenças de 
carga  elétricas  entre  os  íons  constituintes),  covalente  (por  compartilhamento  de  elétrons),  metálica  (elétrons 
compartilhados por  agregados de  íons; os  elétrons deslocam‐se  livremente) ou Van der Waals  (pequenas  cargas 
elétricas unindo compostos neutros).  
‐número e tipo de átomos, íons de moléculas envolvidos, 
‐ número de cátions ao redor de um ânion.  
 
2.3.1 O polimorfismo e o isomorfismo 
 
  As vezes um mineral pode modificar sua estrutura cristalina em  resposta a novas condições de pressão e 
temperatura. Isso é chamado de polimorfismo. Um exemplo é a grafite e o diamante, ambos compostos de carbono, 
mas com estruturas (ou arranjos internos) diferentes. 
  Outras  vezes  um  elemento  é  capaz  de  substituir  outro  na  estrutura  cristalina.  Chamamos  isso  de 
isomorfismo. Um exemplo é o feldspato, que pode aceitar átomos de sódio, cálcio e potássio na sua estrutura. 
 
Na extrema esquerda, grafite; no  centro, à esquerda, estrutura da grafite; no  centro  à direita, diamante;  à extrema direita, 
estrutura do diamante 
 
2.4 Origem dos minerais 
 
  Para um mineral ser considerado como tal deve ter sido formado por processos inorgânicos e naturais, tais 
como:  
‐cristalização a partir de um magma; 
‐cristalização a partir de vapor;  
‐cristalização a partir de líquidos como águas quentes fortemente mineralizadas;  
‐pela recristalização de minerais preexistentes.  
Se são  formados por processos orgânicos,  tal como a pérola, coral ou âmbar,  já não são denominados de 
minerais, mas  sim de mineralóides,  já que processos orgânicos  foram  fundamentais  a  sua  formação. Entretanto, 
deve‐se ressaltar que há autores (por exemplo, Press et al., no livro Para entender a Terra e Wicander e Monroe no 
livro  Fundamentos  de  Geologia)  que  consideram  que  certas  substâncias  segregadas  por  organismos,  como  o 
material que forma as conchas, podem a rigor ser chamadas de minerais. Por isso, essa parte ainda está em aberto 
para discussões. 
Entretanto, todos concordam que os chamados minerais sintéticos, feitos em laboratório, não são minerais, 
por serem precisamente artificiais. 
 
2.5 Classificação dos minerais 
 
  Há pelo menos entre 3500 e 4000 minerais  identificados, mas carca de 30  são  realmente  comuns,  sendo 
estes  chamados de minerais  formadores de  rochas. Para organizar estes minerais há vários  critérios usados para 
classifica‐los,principalmente pelo sistema de cristalização, ou pelo uso ou pela química.  
O mais comum é o químico, pelo seu radical aniônico, ou seja, pelos minerais que têm o mesmo íon negativo 
ou carregado negativamente. Isso se deve ao fato de que os minerais com mesmo radical negativo ou aniônico têm 
propriedades semelhantes. 
  Silicatos  –  compostos  com  tetraedros  de  SiO4.  São  importantíssimos  pois  maior  parte  dos  minerais 
catalogados (75%) são silicatos e são os silicatos que compõem maior parte das rochas do planeta. 
  Os  tetraedros de  SiO4 podem  se unir de diversas maneiras  (polimerizam‐se) devido as  suas propriedades 
eletroquímicas,  formando longas cadeias, folhas, pares ou estruturas tridimensionais. Por exemplo, a mica, que tem 
forma de folhas, é formada por tetraedros de SiO4 unidos em forma de folhas. 
  Há dois tipos básicos de silicatos: os ferromagnesianos, que contém ferro e magnésio em suas composições 
químicas e são geralmente de cor escura, e os não‐ferromagnesianos que não contém ferro nem magnésio nas suas 
composições e geralmente são de cor clara.  
  Maior parte das rochas é  feita especificamente por estes silicatos: quartzo,  feldspato, piroxênio, anfibólio, 
olivina, mica, granada. 
 
À esquerda, tetraedro de SiO4, unidade básica dos silicatos. À direita, estruturas de silicatos  formados pelo agrupamento dos 
tetraedros SiO4. 
 
  Não  –  silicatos  –  todos  os  demais  que  incluem:  sulfetos,  sulfatos  e  sulfossais  (compostos  com  enxofre), 
óxidos  (compostos  de  metal  com  oxigênio),  halóides  (compostos  com  halogênios,  tal  como  cloro,  flúor...)  , 
carbonatos (compostos com CaCO3), metais nativos (ouro, prata, platina, carbono), etc. Os mais importantes são os 
óxidos, sulfetos, sulfatos e carbonatos. 
  São importantes pois muitos minérios são não‐silicatos. 
 
A esquerda: quartzo (silicato). A direita: azurita (não‐silicato). 
 
2.6 Características identificadoras dos diversos tipos de minerais 
 
  São características físicas que permitem identificar as diversas espécies minerais. 
Hábito –  forma geométrica externa e habitual apresentada pelo mineral quando na  forma de cristal, com as 
faces  perfeitamente  visíveis  e  definidas,  principalmente  quando  as  condições  geológicas  assim  o  permitem.  Isso 
ocorre quando o crescimento do mineral não é limitado fisicamente.  
O hábito reflete as formas da estrutura do mineral assim como a velocidade de crescimento do mesmo. 
Pode ser dos seguintes tipos: 
• alongadas em uma direção 
• cristais prismáticos 
• cristais colunares 
• cristais aciculares 
• alongados em duas direções 
• cristais tabulares 
• cristais laminares 
• isométricos 
• cristais octaédricos 
• cristais cúbicos 
 
 
Da esquerda para a direita: hábito prismático da hornblenda; hábito fibroso do asbestos, hábito laminar da biotita e hábito 
cúbico da pirita. 
 
Transparência – capacidade de transmitir ou absorver luz. Pode ser dividido em transparente (transmite luz), 
semitransparente e opaco (não transmite luz). 
 
Da esquerda para a direita: calcita e fluorita (transparentes) ouro e magnetita (opacos) 
 
 
Brilho – quantidade e aparência da  luz refletida pela superfície de um mineral. Os dois tipos básicos são o 
brilho metálico e ou brilho não‐metálico. Pode‐se, no entanto, dividir o brilho não‐metálico em em sub‐classes como 
o brilho vítreo, adamantino, graxoso... 
 
À esquerda, cobre nativo com brilho metálico. À direita, apatita com brilho vítreo. 
 
Cor – absorção e reflexão seletivas do espectro da luz nos minerais.  
As causas das cores nos minerais são: 
‐elementos na  composição química do mineral, ou  seja,  como parte da  composição química principal do 
mineral. Por exemplo: a cor dourada do ouro e da pirita (FeS).  
‐por  defeitos  na  estrutura,  como  buracos  e  desarranjos  na  organização  dos  elementos  no  mineral.  Um 
exemplo é o quartzo fumê, cuja cor escura vem de defeitos na estrutura do quartzo comum. Estes defeitos podem 
ser causados por radioatividade. 
‐por contaminantes e elementos menores que estejam presentes na estrutura do mineral. Um exemplo é a 
safira e rubi; ambas são o mesmo mineral (coríndon, Al2O3), sendo que na safira há contaminação por ferro e titânio, 
e no rubi, o contaminante é o cromo.  
É conveniente  lembrar que as cores podem sofrer variações mais ou menos sutis devido a outros  fatores, 
que incluem o ângulo e iluminação e o tipo de luz (solar ou artificial). 
Traço – é a cor do pó do mineral, quando este é pulverizado ou raspado em uma placa apropriada para este 
fim. Um exemplo é a hematita (Fe2O3) que deixa um traço vermelho escuro. 
 
Da esquerda para a direita: piroxênio verde escuro devido a sua composição química principal; safira e  rubi, mostrando suas 
cores devido a presença de contaminantes (ferro/titânio e cromo) e quartzo fumê. 
 
As v
esca
porc
1 – T
2 – G
3 – C
4 – F
5 – A
6 – O
7 – Q
8 – T
9 – C
10 ‐ 
 
defi
e re
supe
• 
Dureza –
vezes pode v
ala de Mohs,
Para  com
celana pode 
Talco 
Gipsita 
Calcita 
Fluorita 
Apatita 
Ortoclásio 
Quartzo 
Topázio 
Coríndon 
Diamante 
Fratura –
• conc
• dent
• irreg
• fibro
Clivagem  – 
nida. É simila
gulares. Cau
erfícies de cl
Clivagem mu
– resistência
variar de aco
 que dá a du
mparar:  a  u
ter dureza 7
– superfície 
choidal: qua
tada: quand
gular: quand
osa: quando 
À esquerda: 
tendência  d
ar a fratura, 
sada por pla
ivagem que 
uito perfeita
a do mineral 
ordo com a 
ureza relativa
unha  tem  du
7. 
irregular for
ndo a superf
o a superfíci
do os planos 
o mineral, a
fratura conch
do  mineral 
porém a frat
anos de fraqu
o mineral ap
: mica, calcit
ao ser riscad
direção com
a dos minera
ureza  média
rmada pela q
fície de fratu
e apresenta 
de ruptura s
ao romper‐se
hoidal. À direit
em  partir‐se
tura passa a 
ueza na estr
presenta e na
ta. 
do. É determ
m que é  risca
ais: 
  2,5,  uma  lâ
quebra do m
ura é lisa e cô
dentes ou p
são irregulare
e, forma fibra
ta: mica most
 
e  ao  longo 
 se chamar d
utura do min
a qualidade 
minado pela f
ado o miner
âmina  de  aç
ineral. 
ôncava, lemb
pontas. Ex: m
es. Ex: magn
as. Ex: amian
rando as supe
de  superfíc
de clivagem s
neral. Pode s
da superfície
força das liga
ral. Para clas
ço  tem  dure
brando uma 
minerais nativ
etita, pirita e
nto.    
erfícies de cliv
ies  planas, 
se a fratura o
ser classifica
e de clivagem
ações químic
ssificar dure
eza  5  a  5,5 
concha. Ex: 
vos (ouro e p
e calcopirita
vagem planas.
regulares  e 
ocorre em d
ada com base
m. Por exemp
cas nos mine
za emprega
e  uma  plac
quartzo e op
prata ). 
. 
. 
com  orient
ireções defin
e no npumer
plo: 
erais. 
‐se a 
ca  de 
pala. 
 
tação 
nidas 
ro de 
• Clivagem perfeita: feldspato, fluorita. 
• Clivagem imperfeita: turmalina, zircão, rutilo. 
Densidade relativa – indica quantas vezes certo volume de um mineral é mais pesado que o mesmo volume de 
água. 
Geminação – Propriedade de certos minerais estarem intercrescidos de forma regular. 
 
Exemplos de geminação em estaurolita 
Propriedades elétricas, magnéticas, radioativas – capacidade de certos minerais de transmitir eletricidade 
ou de  serem atraídos por um  ímã. Há ainda a piezoeletricidade  (capacidade de um mineral gerar eletricidade  se 
posto sob pressão) ou piroeletricidade (capacidade de um mineralde gerar uma corrente elétrica quando aquecido). 
Há também a capacidade de emitir energia (radiação) quando o mineral possui elementos como o tório e urânio. 
Fosforescência e  fluorescência – capacidade de emitir  luz após ser exposto à  luz ou de emitir  luz quando 
exposto à radiação ultravioleta. 
 
Autunita (mineral de urânio) fluoresce quando exposto à luz ultravioleta (UV) 
  
3 Rochas 
 
3.1 Conceito e relação com os minerais 
 
  Produtos formados a partir da união de um ou mais tipos de minerais. Estes minerais ficam bem unidos; da 
forma como eles estão unidos as rochas podem ser duras ou mais frágeis, moles ou brandas. O aspecto geral externo 
é a estrutura da rocha, e o modo como seus grãos de minerais estão relacionados espacialmente formam a textura 
da rocha. 
  Os minerais que constituem a rocha podem ser classificadas como minerais essenciais, que aqueles que são 
abundantes nas rochas e que determinam o nome a rocha  (por exemplo: os minerais essenciais de um granito são o 
quartzo,  feldspato e mica) e os minerais acessórios  são os minerais que ocorrem de  forma  subordinada a  rocha, 
menos comuns e que não afetam o nome da rocha. Quando os grãos que compõem a rocha são de mais de um tipo 
de mineral a rocha é dita poliminerálica, e quando são de apenas um tipo de mineral a rocha é dita monominerálica. 
 
3.2 Classificação das rochas pela sua origem 
 
Ígneas ou magmáticas – rochas  formadas pelo resfriamento de material rochoso  fundido, denominado de 
magma. Exemplo: basalto e granito.  
Sedimentares – rochas formadas pela compactação de material retirado, transportado e acumulado, de uma 
rocha preexistente. Isso é, é preciso que haja uma rocha já existente que seja desgastada por uma série de processos 
e que  forneça assim  fragmentos, partículas ou substâncias químicas dissolvidas que serão acumuladas adiante  (os 
sedimentos). Exemplo: arenito e calcário. 
  Certas acúmulos de matéria orgânica (restos de vegetais ou animais) podem formar pseudo‐rochas pois suas 
partículas constitutivas não são minerais, como por exemplo as turfas. 
Metamórficas – rochas formadas a partir da transformação dos minerais de uma rocha preexistente quando 
submetido a calor e pressão. Exemplo: mármore  (formado pelo metamorfismo de calcário) ou quartzito  (formado 
pelo metamorfismo do arenito). 
  As rochas ígneas e metamórficas correspondem em volume a maior parte das rochas da crosta, mas em área 
predominam as rochas sedimentares: é porque as rochas sedimentares estão  espalhadas pela superfície da Terra. 
 
3.3 Ciclo das rochas 
 
  A Terra não é estática, mas sim dinâmica, e esse dinamismo se reflete nas diversas transformações que as 
rochas podem passar. Tais  transformações definem ciclos; há diversos ciclos de  rochas, o que  será exemplificado 
aqui é apenas um deles. 
  Uma  rocha  ígnea  pode  ser  submetida  a  processos  de  intemperismo  e  pedogênese;  neste  caso  a  rocha 
transforma‐se em solo, que por sua vez é transportado por águas da chuva e vento e depositado mais adiante, em 
processos de erosão e deposição. 
  O material depositado é compactado e forma rochas sedimentares, que por sua vez podem ser submetidas a 
forte pressão e  temperatura, e  como  conseqüência disso  serem  fundidas, derretidas,  formando magma ou  rocha 
derretida que vais se solidificar em uma rocha magmática ou ígnea. 
 
 
Bibliografia 
 
Press, F. et al. Para Entender a Terra. 4ª edição. Porto Alegre: Bookman 2006. 
Leinz, V. e Amaral, S. E.. Geologia geral. 11ª edição. São Paulo: Editora Nacional 1989.  
Teixeira, W. et al. (organizadores). Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de Textos 2000. 
Wicander, R. e Monroe, J. S.. Fundamentos de geologia. São Paulo: Cengage Learning, 2009.