GEOLOGIA Aula 03 - Cristalografia e Mineralogia

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GEOLOGIA
ENGENHARIA CIVIL
PROFESSOR LUIZ GILBERTO DALL’IGNA
2011/2
Terceira Aula
ENG 03 NB
quarta-feira, 17 de agosto de 11
Cristalografia e Mineralogia
quarta-feira, 17 de agosto de 11
CRISTALOGRAFIA
1.Cristais e cristalizações
2.Estrutura internas dos cristais
3.Elementos de simetria dos cristais
4.Hábitos dos Cristais
5.Agregados de cristais e geminados minerais
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Mineral: é uma substância de ocorrência natural na forma 
elementar ou de composição química inorgânica definida e 
com uma estrutura atômica característica. Constituem fases 
sólidas e são formados por átomos localizados 
sistematicamente e organizados tridimensionalmente.
Cristal de Halita (NaCl)
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Definição de mineral
“Um mineral é um sólido homogéneo¹, natural² com uma composição 
química definida ³ (mas não , necessariamente, fixa) e um arranjo 
atômico altamente ordenado ⁴. É, normalmente, formado por 
processos inorgânicos ⁵”.
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Definição de mineral
1. É um sólido homogêneo, isto é, é constituído por uma única
substância sólida que não pode ser fisicamente dividida em
compostos químicos mais simples. Excluem-se os gases e os
líquidos.
Amazonita
Amazonita
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OBSERVAÇÃO
As substâncias gasosas ou líquidas são excluídas do conceito de mineral. Assim o gelo
nas calotas polares é um mineral, mas a água não. Algumas substâncias que fogem a
esta definição ainda assim são objeto de estudo do mineralogista. É o caso do mercúrio
líquido, que pode ser encontrado na natureza, em determinadas situações. Neste caso
a substância é chamada de mineralóide.
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Definição de mineral
2. Laboratórios industriais e de pesquisa produzem equivalentes
sintéticos de muitos materiais que ocorrem naturalmente,
incluindo pedras preciosas.
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Definição de mineral
3. Tem uma composição química definida logo pode ser expressa
por uma fórmula química específica.
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Definição de mineral
4. Um arranjo atômico altamente ordenado indica uma estrutura
interna de átomos ou iões definindo um padrão geométrico
regular.
Cassiterita
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Definição de mineral
5. De acordo com a definição tradicional, um mineral é formado
por processos inorgânicos. Se acrescentarmos a palavra
normalmente, podemos incluir no domínio da mineralogia os
compostos produzidos organicamente que cumprem todos os
outros requisitos exigidos.
Ametista
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Definição de mineralóide
São materiais semelhantes aos minerais, mas sem estrutura 
cristalina.
Exemplos: opala (SiO2 amorfa), minerais de U e Th, como o zircão 
(ZrSiO4), onde a cristalinidade original é destruída pala radiação de 
elementos radioativos presentes na estrutura original (minerais 
metamícticos) e o vidro vulcânico.
Calcedônia
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Outras Definições Importantes
mineral – elemento ou composto químico
 inorgânico com estrutura cristalina definida
cristal – mineral com forma geométrica externa bem definida por
faces, arestas e vértices naturais
minério - mineral ou rocha com importância econômica
rochas - associação de minerais unidos
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Mineralogia – Estudo dos Minerais
Mineralogia: Estudos dos diversos minerais e suas propriedades.
Propriedades dos minerais: físicas, óticas e químicas
Características importantes: Composição Química e Estrutura Cristalina.
Os minerais são substâncias que formam as
rochas, os solos e os sedimentos.
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- Os minerais são as principais substâncias utilizadas pelo homem 
no seu avanço tecnológico, ou seja, sem ser as substâncias 
orgânicas, os demais materiais tem a ver com a mineralogia.
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Cristalografia – Estudo dos Cristais
A cristalografia é a ciência experimental que tem como objeto de estudo a
 disposição dos átomos em sólidos.
 É também a ciência experimental que estuda o cristal, ou cristais.
 Cristal: é um mineral que ocorre na forma de poliedro limitado por faces planas.
 Devido a ação de forças interatômicas, possui uma ordenação estrutural de seus
 elementos e, por isso, manifesta uma forma poliédrica.
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Mineralogia - Estrutura Cristalina
Estrutura cristalina é o padrão geométrico que os átomos assumem em um sólido
(mineral). As superfícies planas de um cristal são manifestações externas da
estrutura cristalina ou dos arranjos estruturais (cristalinos) internos.
Nota:
Mineral = composição química+estrutura cristalina ➜ propriedades físicas
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Cristalografia
- Estruturas Internas dos Cristais
Devido à estrutura interna, muitos minerais apresentam propriedades importantes:
Isomorfismo: Minerais isomorfos são os que possuem estrutura cristalina
semelhante mas composição química diferente ou variável dentro de
determinados limites. Ex. Série albita-anortita. São exemplos as olivinas
(forsterita – Mg2SiO4 e faialita – FeSiO4), nas quais Mg e Fe se
substituem mutuamente;
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Cristalografia
- Estruturas Internas dos Cristais
Minerais isomorfos são os que possuem estrutura cristalina semelhante mas
composição química diferente ou variável dentro de determinados limites. As
olivinas (forsterita – Mg2SiO4 e faialita – FeSiO4), nas quais Mg e Fe se
substituem mutuamente;
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Cristalografia -
Estruturas Internas dos Cristais
Devido à estrutura interna, muitos minerais apresentam propriedades importantes:
Polimorfismo: fenômeno pelo qual uma substância ocorre com aspectos estruturais
diferentes, variando suas propriedades físicas. Ex. grafite-diamante.
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Polimorfismo
 Dois minerais com estruturas cristalinas diferentes podem ter composições
químicas idênticas?
 Polimorfos de carbono  grafita e diamante
Polimorfismo  função de P, T
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Estrutura Cristalina
Formas Cristalinas
Forma é o conjunto de faces que compõe um cristal. Em seu significado mais
comum, o termo forma é usado para indicar a aparência externa geral, porém
na cristalografia, esta aparência é denominada hábito cristalino.
Hábito Cristalino
É a forma característica de um cristal, ou a combinação de formas que um
mineral cristaliza. O hábito do cristal inclui a configuração geral e as
irregularidades de seu crescimento, se estas são comuns.
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Estrutura Cristalina
- Elementos Geométricos dos Cristais
Os cristais como poliedros, são sólidos em 3 dimensões e
apresentam os seguintes elementos:
faces
arestas
ângulos planos (formados por 2 arestas)
ângulos diedros (formados por 2 faces)
vértices (ângulos formados por 3 ou mais arestas ou
faces)
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Estrutura Cristalina - Elementos de
Simetria dos Cristais
Os cristais mostram pelo arranjo de suas faces uma simetria definida, que
permite os agrupar em diferentes classes:
Plano de simetria (plano imaginário que divide o cristal em duas metades onde
uma é o espelho da outra);
Eixo de simetria (linha imaginária em torno da qual se pode girar o cristal e
repetir n posições idênticas no espaço);
Centro de simetria (ponto imaginário no interior do cristal a partir do qual em
sentidos opostos e iguais distâncias encontra-se elementos iguais.
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SistemasCristalinos
São sete sistemas cristalinos básicos:
Regular (isométrico ou cúbico)
Tetragonal (quadrático)
 Hexagonal (seis lados)
 Trigonal (romboédrico)
 Ortorrôbico (Rômbico)
Monoclínico (um eixo inclinado)
Triclínico (três eixos inclinados)
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Sistemas Cristalinos
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Hábito e Agrupamentos Cristalinos
Hábito – é a forma geométrica externa, habitual, exibida pelos cristais dos
minerais, que reflete a sua estrutura cristalina.
O conceito inclui:
a) forma cristalográfica (cúbica, hexagonal, tetragonal, romboédrica, triclínico,
monoclínico, ortorrômgico);
b) forma geral (tabular, prismático, maciço, colunar);
c) tipo de agrupamento cristalino;
d) imperfeições
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Hábito e Forma
quarta-feira, 18 de agosto de 2010
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Hábito e Forma
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Hábito e Forma
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Hábito e Agrupamentos Cristalinos
Classificação do grau de perfeição:
 a) euédrico: cristal bem conformado.
b) subédrico : cristal medianamente conformado.
c) anédrico: cristal mal conformado.
Hábito ou forma dos cristais está relacionada com a
qualidade do desenvolvimento das suas faces. Com
base neste critério os cristais podem ser euédrico,
subédrico e anédrico
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Hábito e Agrupamentos Cristalinos
Agrupamentos cristalinos
Na natureza a ocorrência de cristais isolados é rara. Os indivíduos cristalinos ocorrem
associados, em número variado e com mesma ou diferentes espécies minerais.
Classificação dos agrupamentos cristalinos:
1) agrupamentos regulares de cristais
1.1) de mesma espécie agrupamentos paralelos maclas
1.2) de espécies diferentes
2) agrupamentos irregulares de cristais (agregados)
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Cristais Geminados e Agregados
Quando se observa dois ou mais cristais da mesma espécie ou espécies
diferentes, intercrescidos segundo uma lei definida, chamamos de cristais
geminados. Se não obedecer a uma determinada lei de geminação, chamamos
de cristais agregados.
Então o hábito de um mineral pode ser analisado quando o mineral ocorre:
forma isolada ou
como agregado
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Grupamento Geral
Quando o hábito do mineral individual reflete externamente a forma
cristalina, isto é, exibe uma das formas das 32 classes de simetria,
agrupadas em 7 sistemas cristalinos.
Este agrupamento é baseado segundo os ângulos entre os eixos
coordenados e o tamanho dos parâmetros nas três direções
cristalográficas.
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Grupamento Geral
Como vimos adiante podemos reconhecer os seguintes hábitos:
Regular (isométrico ou cúbico)
Tetragonal (quadrático)
 Hexagonal (seis lados)
 Trigonal (romboédrico)
 Ortorrôbico (Rômbico)
Monoclínico (um eixo inclinado)
Triclínico (três eixos inclinados)
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Sistemas Cristalinos
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 Sistema Isométrico ou Cúbico
Sistema Isométrico: formas desenvolvidas igualmente nas
três direções do espaço, onde os eixos a=b=c e ângulos
entre eixos são α=β=γ=90°
 octaedro de diamante
Hexaoctaedro – espessartita cubos de fluorita
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 Sistema Tetragonal
Sistema Tetragonal: Três eixos em ângulo reto, dois
iguais a=b‡c, α=β=γ=90⁰. Ex. zircão.
bipirâmide tetragonal
 Prisma e pirâmide tetragonal
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Tetragonal
Zircão Xenotímio
! = " = # = 90º a=b $ c
 Zircão
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 Prisma ortorrômbico ,
pirâmides e pinacóide - topázio
 Sistema Ortorrômbico
Sistema Ortorrômbico: Três eixos desiguais, ângulos iguais
a‡b‡c, α=β=γ = 90⁰
 Prisma e pirâmide
 ortorrômbico – topázio
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Sistema Romboédrico
Sistema Romboédrico: losangos em todos os lados e não há
ângulos retos. Os eixos a=b=c são iguais e ângulos entre
eixos α=β=γ ‡ 90°. Ex. Calcita
Cristal romboédrico da calcita
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Sistemas Hexagonal
Sistemas Hexagonal: Dois eixos iguais a 120°, terceiro eixo a 90° a=b‡c,
α=β=120⁰, γ=90⁰
prisma hexagonal - berilo
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Sistema Monoclínico
Sistema Monoclínico: Três eixos desiguais, um ângulo diferente a‡b‡c, α=γ=90º, 
β‡90º 
prismas monoclínico- linarita
prismas monoclínico- Espodumênio
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Sistema Triclínico
Sistema Triclínico: Três eixos desiguais, ângulos desiguais a‡b‡c, α‡β‡γ‡ 90º
Triclínico pinacóide - microclinio
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Grupamento Especial
Também podemos determinar os hábitos dos cristais sem levar em conta
a estrutura interna, principalmente quando ela não é visível ou
perceptível externamente, pelo crescimento desordenado e ou irregular das
faces nas diferentes direções.
Neste caso, as denominações abaixo estão principalmente na dependência
do crescimento diferencial nas três direções cristalográficas.
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Hábitos para minerais que ocorrem como
cristais isolados - Grupamento Especial
Lamelar ou laminar: Ex.: hematita.
Acicular :
Tabular
Foliáceo ou micáceo:
Colunar
Prismático
Lenticular
Fibroso
Granular
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Hábitos para minerais que ocorrem como
cristais isolados - Grupamento Especial
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Hábitos para minerais que ocorrem como
cristais isolados - Grupamento Especial
Talco : (Si4O10) Mg3 (OH)2
Lamelar
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Hábitos para minerais que ocorrem como
cristais isolados - Grupamento Especial
Aragonita : CaCO3
Acicular
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Hábitos para minerais que ocorrem como
cristais isolados - Grupamento Especial
Quartzo : SiO2
Tabular
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Hábitos para minerais que ocorrem como
cristais isolados - Grupamento Especial
Biotita : K(Mg,Fe++)3[AlSi3O 10(OH,F)2
 Foliáceo ou micáceo
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Hábitos para minerais que ocorrem como
cristais isolados - Grupamento Especial
Antigorita :(Mg,Fe)3(Si2O5)(OH)4
Colunar
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Hábitos para minerais que ocorrem como
cristais isolados - Grupamento Especial
Turmalina :Na(Fe,Mn)3Al6B3Si6O27(OH,F)₄
 Prismático
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Hábitos para minerais que ocorrem como
cristais isolados - Grupamento Especial
Crisotilo :Mg₃Si₂O₅(OH)₄
 Fibroso
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Hábitos para minerais que ocorrem como
cristais isolados - Grupamento Especial
Quartzo : SiO2
Granular
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Agregados de Cristais
Os agregados de cristais são sempre formados por cristais de um mesmo mineral. As
drusas são agregados de cristais de um mesmo mineral, formados sobre uma
base plana.
Exemplos:
 Fluorita
Quartzo
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Agregados Irregulares
drusas
geodos
cristais em roseta
cristais reticulados
dendrítico
fibroso
lamelar
foliáceo
granular
radiado ou
divergente:
globular
botrioidal
mamilar ou mamilonar
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 Cristais Agregados
 Drusa de quartzo
 Roseta de gipsita
 Geodo de ametista
Cristais reticulados
Cristais dendríticos de ouro
Cistais lamelares de albita
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Cristais Agregados
Agregado granular
 Fibroso do crisotila
Maciço do quartzo róseo
 Foliáceo da muscovita
Radial da natrolita
 Esferoidal da limonita
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Geminação
Um tipo de imperfeição estrutural dos cristais
“... Edifício cristalino não homogêneo, constituído por duas
 ou mais porções homogêneas da mesma espécie cristalina,
 justapostas de acordo com leis bem definidas.”
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Geminação
Lei de geminação
”Cada componente (cada indivíduo) da geminação deve ter uma orientação 
que resulte da de outro, mediante uma operação de simetria”
Operador de simetria
Define a lei de geminação é designado de elemento de geminação
(elemento de simetria), que pode ser:
a - centro de geminação
b - plano de geminação
c - eixo de geminação
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Geminação
Tipos: Gêmeos de contato
 (superfície de geminação plano)
 Tipos: Gêmeos de penetração
 Quartzo SiO₂
 Pirita FeS2
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Geminação
Estaurolita: (Fe2+,Mg)2Al9(Si,Al)4O20(O,OH)4
Geminação em Cruz
Geminação em Cruz de Santo André
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