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Global academy
Curso de Processamento mineral
Modulo I
Mineralogia
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Boa parte do matéria vem do material do geólogo Goba
Por Reginaldo Hermenegildo Feijão
NB: caso descorde com qualquer coisa organizadamente
procure fontes confiável e apresente para possibilitar uma
discussão academicamente saudável.
Não tenha receio de apontar erros autográficos, gramaticais.
Lembre-se só assim que podemos melhorar ou acertar.
Qualquer opinião é bem-vinda. Quando diz-se qualquer por que
refere-se qualquer
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MINERALOGIA
Mineralogia: deriva da palavra latina MINERA (mina, jazigo de minério).
Deu origem ao adjetivo e substantivo português MINERAL, acrescido do sufixo Grego LOGIA
(ciência, estudo).
A Mineralogia é a ciência que trata do estudo dos minerais, que são recursos naturais
utilizados desde os primórdios da história da humanidade, sendo importantes no
desenvolvimento tecnológico dos dias actuais e para o futuro.
A Mineralogia define-se como o ramo das Ciências Geológicas que se dedica ao estudo dos
minerais, através das suas propriedades, composição, estrutura, gênese e modos de
ocorrência.
Dedica-se ao estudo não somente dos minerais úteis, ou com importância econômica
(minérios),
Também faz o estudo das formas cristalinas e das propriedades físicas, químicas e estruturais
dos minerais.
Centra-se também na relação entre as formas cristalinas e as propriedades, lugares de origem
e associações mais características , a partir de todos estes elementos procurar reconstituir a
sua gênese.
DIVISÕES DA MINERALOGIA
A Mineralogia divide-se em duas partes principais que são: Mineralogia geral e Mineralogia
Descritiva.
Mineralogia Geral: a parte da Mineralogia que se ocupa do estudo das propriedades dos
minerais, em geral e da sua génese.
Na Mineralogia Geral, podem ainda considerar-se vários ramos: Mineralogia Física,
Mineralogia Química, Mineralogia Morfológica, Mineralogia óptica e Minerogenia.
Mineralogia Física: que se dedica ao estuda das propriedades físicas dos minerais.
Mineralogia Química: que se ocupa da composição química e das propriedades químicas dos
minerais.
Mineralogia Morfológica: que visa o estudo dos carácteres morfológicos dos minerais.
Mineralogia óptica: que se ocupa do estudo e interpretação das propriedades ópticas dos
minerais.
Minerogenia: que investiga a génese e modos de ocorrência dos minerais.
Mineralogia Descritiva: parte da mineralogia que faz o estudo descritivo e sistemático das
diferentes espécies de minerais, tendo em consideração as suas características cristalográficas,
composição química e estrutura cristalina, associações mais frequentes, aplicações e principais
ocorrências.
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O físico e engenheiro de minas George Bauer (conhecido pelo seu nome latinizado Georgious
Agricola): em 1556, publica um trabalho com uma descrição detalhada das práticas mineiras
da altura e uma definição das propriedades físicas dos minerais.
MINERAL
Mineral é um termo que compreende elementos ou compostos químicos, sólidos e
homogéneos, com uma composição química bem definida ou variando dentro de certos limites,
e arranjo atômico interno ordenado, formados naturalmente como resultado de processos
geológicos inorgânicos, na Terra ou em corpos extraterrestres.
Os minerais podem ser constituídos por um único elemento químico, tais como o ouro nativo
(Au), o cobre nativo (Cu), o enxofre (S).
Entretanto devido à tendência que os elementos químicos mais abundantes do Universo têm de
se combinarem entre si, a maioria dos minerais são compostos formados por dois ou mais
elementos, alguns com composições químicas mais simples, como pirite (FeS2) e quartzo (SiO2)
e outros com mais complexas, tais como Vesuvianite [Ca10(Mg,Fe)2Al4Si9O34(OH)4] e
Vinogradovite: (Na,Ca,K)4Ti4AlSi6O23(OH).2H2O.
Exemplo de minerais:
Para a uma melhor clareza do significado da palavra mineral vamos fazer uma
análise sobre os seguintes termos:
O termo sólido excluiu, obviamente, líquidos e gases. Nos sólidos, há uma
posição fixa para os átomos. Assim, o gelo (H2O) dos glaciares é um mineral,
mas já não é a água líquida (H2O). Do mesmo modo, o mercúrio que ocorre
na forma de gotas líquidas em jazigos de mercúrio, deve ser excluído da
noção de mineral, pela definição. Contudo, na classificação de substâncias
naturais, são consideradas como mineralóides.
O termo homogéneo, significa que um mineral mantém a mesma
composição por todo seu volume independentemente do local amostrado.
O termo ocorrência natural, indica que um mineral deve ter sido formado
por processos naturais. Essa especificação serve para diferenciá-los
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daqueles minerais feitos em laboratório (Sintéticos). Os laboratórios
industriais e de pesquisa produzem equivalentes de substâncias de
ocorrência natural, incluindo gemas como a esmeralda, o rubi e o diamante.
Se os minerais sintetizados em laboratório em grandes quantidades para fins comerciais,
também têm similares de ocorrência natural, eles são referidos pelos seus nomes
mineralógicos e qualificados pelo termo sintético. Por ex: esmeralda sintética. Muitos dos
estudos sobre minerais fazem-se em minerais sintéticos. Ex: a substância química CaSO4
ocorre na natureza sob a forma do mineral anidrite, mas se a mesma for preparada em
laboratório e não em quantidade industriais, é denominada apenas por sulfato de cálcio.
O termo composição química bem definida ou variando dentro de
certos limites, isto significa que embora haja minerais, como por ex: o
quartzo (SiO2), pelo facto de não conter outros elementos que não seja o
silicio e o oxigênio na sua fórmula química, então diz-se que possui uma
composição química bem definida.
A maior parte dos minerais, contudo, não possui essa composição química bem definida, e
a quantidade de elementos químicos pode variar amplamente, mas dentro de certos
limites, por ex: o mineral dolomite CaMg(CO3)2 nem sempre contém apenas Ca e Mg. Pode
conter Fe e Mn em substituição parcial do Mg, então diz-se que a composição da dolomite
varia dentro de certos limites. Assim, a fórmula da dolomite poderia escrever-se como Ca
(Mg, Fe, Mn)(CO3)2.
O termo arranjo atômico interno ordenado
indica uma estrutura interna de átomos (ou iões) arranjados em um padrão
geométrico regular e repetitivo. Como esse critério é atribuído aos sólidos
cristalinos, os minerais são cristalinos.
Quando os sólidos são desprovidos de
arranjo interno ordenado dos átomos
constituintes são designados por não
cristalinos ou amorfos tais como, por ex:
obsidiana, opala, etc.
Em alguns casos, a forma cristalina de um
mineral pode ser destruída por elementos
radioativos nele contidos. O zircão (ZrSiO4),
um sólido bem ordenado, pode tornar-se
amorfo depois que elementos radioativos (por ex: U ou Th) hospedados
dentro de sua estrutura desintegram-se. A liberação de energia radioativos
pode danificar a estrutura cristalina e levar à perda da sua ordem atômica
interna.
O termo processos inorgânicos, não permite incluir no domínio da
Mineralogia, minerais biogénicos (formados por organismos), tais como a
aragonite da concha dos moluscos, e outros que podem ser precipitados por
organismos, como a opala (SiO2.nH2O). Substâncias de natureza orgânica
não podem ser incluídas como minerais. Exemplo: o petróleo, o carvão e o
asfalto, referidos como combustíveis minerais.
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FORMAÇÃO DE MINERAIS
Actualmente existem cerca de 4.714 espécies de minerais catalogadas pela Associação
International de Mineralogica. Destes, talvez 150 possam ser chamados "comuns“, outros 50
são "ocasionais," e os restantes são "raros" ou "extremamente raros“.
Os minerais podem se formar como produtos de: cristalização, a partir de líquidos magmáticos
ou soluções termais, pela recristalização em estadosólido e ainda, como produto de reacções
químicas entre sólidos e líquido.
ORIGEM DOS NOMES DE MINERAIS
Tipicamente dá-se o nome de um mineral de acordo com: o nome da pessoa que primeiro o
descobriu e descreveu as suas propriedades; a região ou localidade onde foi descoberto; a sua
composição química; e as suas propriedades.
a) De acordo com o nome da pessoa que primeiro o descobriu:
Sillimanite, Al2SiO5, em alusão ao professor Benjamin Silliman [1779-1864], da Universidade
de Yale (EUA).
Vinogradovite: (Na,Ca,K)4Ti4AlSi6O23(OH).2H2O em homenagem ao Russo Aleksander
Pavlovich Vinogradov [1895-1975].
Goethite: α-Fe3+O(OH) - em homenagem ao Alemão Johann W. Von Goethe [1749-1832];
b) De acordo com a região ou localidade onde foi descoberto:
Vesuvianite: Ca10(Mg,Fe)2Al4Si9O34(OH)4 provém do Monte Vesúvio na Itália.
Topázio: Al2SiO4(F,OH)2 provém da Ilha de Topasos no Mar Vermelho
d) De acordo com as suas propriedades
• Azurite: Cu3(CO3)2(OH)2 – Em alusão à cor (azul).
• Magnetite: Fe3O4 – Em alusão as suas propriedades magnéticas. • Estaurolite:
(Fe,Mg)2Al9O6[SiO4]4(O,OH)2 do grego stauros ("cruz"), pois apresenta cristais tipicamente
cruzados (maclas).
• Albite: NaAlSi3O8 do latim albus ("branco"), em alusão a sua cor branca.
MINERALÓIDES
Substâncias sólidas, naturais, formadas por processos inorgânicos, que não possuem arranjo
atômico interno ordenado, isto é, partículas sem distribuição regular no espaço. Possuem todas
as características dos minerais, porém não têm estrutura interna ordenada (amorfo).
Exemplos: temos a opala (SiO2·nH2O) sílica amorfa, vidro vulcânico (obsidiana), minerais de U
e Th, o zircão (ZrSiO4), onde a cristalinidade original é destruída pela radiação de elementos
radioactivos presentes na estrutura original.
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CRISTAL
É um sólido homogéneo na qual as partículas constituintes estão agregadas
regularmente, criando uma estrutura cristalina que, sob condições favoráveis de
formação, pode manifestar-se externamente por superfícies limitantes planas e
lisas (faces). As faces do cristal representam expressão do arranjo interno regular
dos iões ou átomos constituintes.
Sempre que a cristalização se der em condições geológicas ideais, a estrutura
atómica de um mineral se apresenta com uma forma geométrica externa, com o
aparecimento de faces arestas e vértices naturais. Nessa situação a amostra do
mineral será chamada também de cristal.
• O desenvolvimento e aparecimento de faces nos cristais, pode ser tal que dê
origem a cristais totalmente limitados por faces nítidas e bem desenvolvidas
(cristais euédricos) (fig. a). Ou esse desenvolvimento pode não ser tão bom e as
faces serem imperfeitas (cristais subédricos) (fig. b), ou ainda aparecerem faces
sem uma geometria nítida (cristais anédricos) (fig. c)
As substâncias cristalinas podem ocorrer em agregados de grãos tão finos que a
sua natureza cristalina só pode ser observada ao microscópio [substâncias
microcristalinas (Fig. a)]. Ou pode acontecer que os agregados sejam tão finos onde
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os grãos só podem ser identificados por raios-X, utiliza-se a designação de
substâncias criptocristalinas (Fig. b).
FACTORES QUE CONDICIONAM A CRISTALIZAÇÃO
Os factores externos que condicionam a cristalização são:
Temperatura.
Tempo geológico.
Ambiente favorável (lento arrefecimento e meio calmo) e espaço disponível,
leva à formação de cristais grandes e perfeitos.
Os factores internos que condicionam a cristalização são:
Organização espacial da suas partículas.
As proporções em que partículas se encontram na rede.
As forças de ligação que mantêm uma partícula em torno das posições de
equilíbrio.
FORÇAS DE LIGAÇÃO NOS CRISTAIS
Os átomos que constituem os minerais se mantêm unidos na estrutura cristalina
por meio de ligações químicas, que são forças de atração que mantém as partículas
unidas em torno das suas posições de equilíbrio dentro da mesma. Os tipos de
ligação são: Ligação iônica; Ligação covalente; Ligação metálica e Ligação de
Van Der Waals.
Ligação Iónica
Uma ligação iónica pode ser definida como a atracção entre iões de cargas opostas.
Estas ligações são o resultado da troca de electrões entre um átomo de um metal
(formando um catião) e um átomo de um não-metal (formando um anião).
Os
cris
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tais com ligações iónicas têm dureza e peso específico moderados, pontos de fusão
relativamente elevados e são maus condutores de electricidade e de calor.
• São maus condutores eléctricos devido à estabilidade dos iões que não ganham nem
perdem electrões com facilidade.
Ligação Covalente
As ligações covalentes são ligações químicas que resultam da partilha de electrões
entre átomos.
Resulta da ligação, compartilhamento, de electrões entre núcleos positivos.
As ligações covalentes constituem o tipo de ligação química mais forte.
Os minerais com ligações covalentes são caracterizados por pontos de fusão
elevados, grande estabilidade, insolubilidade e não são condutores de
electricidade, tanto no estado sólido em solução.
Ligação Metálica
Os electrões não estão ligados a qualquer núcleo atómico, podendo transitar
livremente. A ligação metálica é caracterizada pela mobilização de eletrões na
massa de iões positivos.
Exemplo os metais nativos: Au, Ag, Pt e Cu.
Os minerais com ligação metálica são de dureza, pontos de
fusão e ebulição relativamente baixos; Condutibilidades
elétrica e térmica elevadas; Apresentam propriedades
como plasticidade, tenacidade, ductibilidade;
• Conduz eletricidade isto significa que os electrões
podem mover-se livremente, com grande rapidez, através
da estrutura.
Ligação Van Der Waals
Ligação fraca que une moléculas e unidades planares de
um cristal devido a presença de pequenas cargas
residuais. Exemplo: grafite.
Os minerais com ligação van der waals são de dureza
baixa; Desenvolvem planos de clivagem; Baixíssima
resistência mecânica entre os planos de ligação.
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Rocha
Rocha é um agregado sólido que ocorre naturalmente e é constituído por um ou
mais espécies minerais, resultante de processos geológicos.
As rochas formadas por apenas um tipo de mineral, denominam-se
monominerálicas (fig.1), como o mármore, composto unicamente por calcite. Já
as formadas por espécies diferentes de minerais, são denominadas por
pluriminerálicas (fig.2), como o granito, constituído por vários minerais tais
como o quartzo, feldspatos, micas, entre outros. As rochas constituem parte
essencial da crusta terrestre, por isso, ocorrem em extensões consideráveis
podendo, na maioria das vezes, serem representadas em mapas geológicos e são
nitidamente individualizadas, porque nelas os minerais se agregam obedecendo as
leis físicas, químicas ou físico químicas, dependendo das condições de formação. As
rochas podem ser identificadas pelo tipo de mineral que as integra:
Minerais Essenciais (Principais): são aqueles minerais que definem, classificam
e caracterizam uma rocha. Exemplo o granito que é constituído pelo quartzo, micas
e feldspatos.
Minerais Acessórios: são os minerais que definem características tecnológicas e
económicas de uma rocha. Revelam condições especiais de cristalização e são
grupos de minerais que participam nas rochas como elementos menores ou traços.
Minerais secundários: aparecem na rocha depois de sua formação, ou seja, são
formados da alteração de outros minerais.
ESTRUTURAS CRISTALINAS
Estrutura Cristalina é o padrão geométrico segundo o qual os átomos, iões ou
moléculas dos elementos químicos assumem num sólido cristalino (mineral).
Resulta da forma como estão espacialmente ordenados os átomos, iões ou
moléculas que o constituem.
Estrutura cristalina = Rede + Base.
Rede: é a estrutura geométrica e Base: é a distribuição dos átomos em cada ponto
da rede.
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Exemplo: estrutura cristalinado mineral halite (NaCl).
As superfícies planas de um cristal são manifestações externas da estrutura
cristalina ou dos arranjos estruturais internos. Exemplos: mineral fluorite, halite e
calcite.
Os materiais sólidos podem ser classificados em cristalinos e amorfos de acordo
com a regularidade com que os átomos ou moléculas se dispõem em relação à seus
vizinhos no espaço.
Materiais sólidos cristalinos (a): são
caracterizados por possuírem uma
estrutura ordenada como consequência de
arranjos regulares de átomos que estão
dispostos em posições fixas no espaço.
Neles, os átomos, as moléculas ou iões que
os constituem estão arranjados de uma
forma periódica em três dimensões.
Um material sólido cristalino
(mineral) é composto por um arranjo
ordenado de atomos quimicamente
ligados entre si para formar uma
estrutura cristalina particular, onde
esferas sólidas com diâmetros
definidos representam os átomos em
que os vizinhos mais próximos se
tocam entre si.
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Um material sólido cristalino (mineral) é composto por um arranjo ordenado de
atomos quimicamente ligados entre si para formar uma estrutura cristalina
particular, onde esferas sólidas com diâmetros definidos representam os átomos
em que os vizinhos mais próximos se tocam entre si.
Materiais sólidos amorfos ou não-cristalinos (b) são aqueles no qual os átomos
ou moléculas que que a constituem não possuem estrutura atômica ordenada e
regular, embora possam apresentar alguma ordenação de curto alcance. No
entanto, sua estrutura não é de facto organizada.
Por apresentarem o arranjo atômico ordenado que implica na existência de uma
estrutura interna, onde os átomos ou iões estão dispostos em um padrão
geométrico regular. E devido a estreita relação existente entre composição química
e estrutura cristalina, muitos minerais apresentam propriedades importantes tais
como: polimorfismo, isomorfismo, pseudomorfismo, solução sólida e diadoquia.
Polimorfismo: verifica-se quando os minerais têm a mesma composição química,
mas estruturas cristalinas diferentes.
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Isomorfismo: verifica-se quando os minerais têm a mesma estrutura cristalina,
mas composições químicas diferentes.
É o que se passa com o mineral halite (NaCl) e galena (PbS), por exemplo, são
isomorfas porque o arranjo de Pb e S na galena é idêntico ao do Na e Cl na halite.
Os minerais são diferentes em muitas propriedades físicas e químicas, mas a sua
estrutura reflecte-se numa simetria idêntica. O mesmo que acontece com uraninite
(UO2) e a fluorite (CaF2) ambas têm uma rede cúbica, em que os átomos de U e Ca
ocupam os mesmos lugares.
Pseudomorfismo: é o processo pelo qual um mineral se transforma em outro
mineral, preservando porém a forma externa do mineral original porque os
átomos do mineral original vão sendo progressivamente substituídos por átomos
doutro mineral.
Nesse processo o mineral original altera não só a estrutura cristalina, como
também, normalmente, a sua composição química. O mineral neoformado, com a
forma do mineral original, é denominado de pseudomorfo.
Desta forma, um pseudomorfo é um mineral que por substituição ou incrustação
ou alteração, mostra forma externa de outra espécie mineral.
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SISTEMAS CRISTALINOS
Sistema Cristalino é a denominação dada ao conjunto de propriedades (formas
geométricas definidas) que resultam da forma como estão espacialmente
ordenados os átomos ou as moléculas que constituem cada mineral.
Existem somente sete arranjos que estas formas geométricas definidas podem
representar as estruturas de todas as substâncias cristalinas conhecidas,
denominados sistemas cristalinos.
Estes sistemas cristalinos, incluem todas as possíveis geometrias de divisão do
espaço por superfícies planas contínuas, e são sete, nomeadamente: cúbico ou
isométrico, tetragonal, ortorrômbico, trigonal ou romboédrico, hexagonal,
monoclínico e triclínico.
Na determinação de
um mineral é
importante
identificar o seu
sistema cristalino
pois, uma espécie
mineralógica, com
raras excepções,
cristaliza em um
único sistema.
Cada mineral se
desenvolve sempre
segundo um dos
sete sistemas
cristalinos.
PROPRIEDADES DOS MINERAIS
Os minerais podem ser identificados de forma relativamente simples, com base nas
suas propriedades (físicas, ópticas, morfológicas, magnéticas e eléctricas).
Essas propriedades dos minerais são o resultado directo da sua estrutura cristalina
(o arranjo estrutural) e da composição química.
A composição química e o arranjo estrutural das partículas constituintes dos
minerais são próprias de cada mineral, em função disso, vai apresentar suas
propriedades específicas.
As propriedades dos minerais podem ser examinadas com auxílio de instrumentos
simples, tais como lupa, canivete, agulha, imã, porcelana, placa de vidro, HCl, etc,
que são importantes instrumentos para a identificação rápida de minerais.
É possível fazer a observação de algumas dessas propriedades no campo, enquanto
que outras devem ser realizadas em laboratório, como mostra a figura , a seguir.
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PROPRIEDADES FÍSICAS
Clivagem
É um rompimento regular de um
mineral por aplicação de uma força
mecânica segundo determinados
planos relacionados com a sua
estrutura cristalina, com direcções
bem definidas e constantes. Os planos,
segundo os quais a clivagem ocorre,
designam-se de planos de clivagem.
Estes correspondem a zonas de
fraqueza (forças de ligação são fracas)
na estrutura cristalina do mineral.
Todo plano de clivagem é paralelo a
uma face do cristal ou a uma face possível do cristal.
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Tipos de Clivagem
a) Proeminente (excelente): a ruptura dá-se facilmente segundo superfícies
completamente planas que se separam com leves pressões. Raramente os minerais
clivam de outro modo. Exemplo: Micas.
b) Perfeita (boa): a ruptura ocorre segundo superfícies de clivagem bem
definidas, podendo também ocorrer segundo outros tipos de superfícies formando
degraus. Ex: Calcite.
Mica Calcite
c) Distinta (regular): a ruptura ocorre segundo superfícies planas
escalonadas iguais e desiguais. Exemplo: Horneblenda.
d) Indistinta ou Imperfeita (má): a ruptura não ocorre
preferencialmente segundo superfícies de clivagem; embora estas
estejam presentes, são de difícil identificação (as superfícies de
clivagem são irregulares). Exemplo: Berílio.
e) Clivagem ausente: não apresenta plano de clivagem. Exemplo:
quartzo.
Berílio quartzo
Fractura
É o rompimento irregular dum mineral, sem se traduzir ao longo dos planos de
clivagem ou outras orientações de fragilidade determinadas pela estrutura
cristalina. Os minerais apresentam estilos de fracturas característicos ex:
Fractura Conchoidal: quando o mineral se rompe segundo superfícies curvas, lisas
e brilhantes, semelhantes a superfície interna de uma concha. Ex: Quartzo;
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Fractura Esquirolosa: quando o mineral apresenta esquírolas pontiagudas, à
semelhança da madeira quando se parte. Exemplo: anfíbolas;
Anfibola
Fractura Fibrosa: quando o mineral se rompe formando estilhaços ou
fibras. Ex: Crocidolite.
Fractura Irregular: quando o mineral se rompe formando superfícies
rugosas e irregulares. Ex: Magnetite e Pirite.
Fractura serrilhada: quando o mineral se rompe segundo uma
superfície irregulares semelhantes aos dentes de uma serra (bordas
cortantes). Ex: cobre.
Crocidolite Magnetite PiriteCobre
Dureza
Corresponde à resistência que um mineral apresenta ao ser riscado por outro
mineral ou por determinado objecto. O grau de dureza é determinado comparando
a facilidade ou dificuldade com que um mineral é riscado por outro ou por um
objecto de dureza conhecida.
O mineralogista Alemão Friedrich Mohs (1812) seleccionou um conjunto de 10
minerais, numerados de 1 a 10, por ordem crescente de dureza, e estabeleceu uma
escala de dureza, conhecida por escala de Mohs que permite medir as durezas dos
diferentes minerais existentes na crusta terrestre.
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Ha 4 situações a ter em conta quando comparamos a dureza de dois minerais:
Se um mineral A riscar o mineral B, então significa que o mineral A é mais duro que
o mineral B ou seja um mineral de dureza superior risca o de dureza inferior.
Se o mineral A não riscar o mineral B, então significa que o mineral B é mais duro
que o mineral A ou seja um mineral de dureza inferior não risca o de dureza
superior.
Se dois minerais (A e B) se tiverem a mesma dureza, então significa que riscam-se
mutuamente e de maneira fraca.
Se um mineral A for riscado por um outro mineral B, e o mesmo mineral (A) não
for riscado por um outro mineral C, então significa que a dureza do mineral A está
entre o mineral C e o mineral B.
Alguns objectos de dureza conhecida podem ser utilizados em testes realizados, no
campo ou laboratório tais como: unha, agulha ou moeda de cobre, prego, aço de
canivete, vidro e porcelana. Ou seja a unha humana consegue riscar minerais de
dureza até 2.5; Moeda de cobre risca até 3.5; Canivete risca até 5.5; Vidro risca até
6.5; Porcelana risca até 7 e minerais de dureza superior se não for possível riscar
por nenhuma das formas referidas anteriormente (8, 9 e 10) que cortam o vidro.
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Tenacidade
É a resistência que um mineral oferece à quebra, esmagamento, dobramento
ou rompimento. Trata-se de uma propriedade diretamente
relacionada com a coesão interna do mineral. De acordo com o
seu comportamento os minerais
podem ser classificados de:
Quebradiço: mineral que se quebra
e reduz-se facilmente a pó quando
submetido ao impacto. Ex: Calcite,
Quartzo.
Maleável: é uma propriedade que
confere ao mineral a característica de ser
amassado e transformado em lâminas
sem que este se rompa. Ex: Ouro, Prata
e Cobre.
Séctil: é uma propriedade que confere ao mineral a característica ser cortado em
lâminas. Ex: Ouro, Gesso.
Dúctil: é uma propriedade que confere ao mineral a característica ser modelado
em arame sem se romper. Ex: Ouro, Prata e Cobre.
Flexível: mineral que pode ser dobrado, mas que não retoma a sua forma original
quando a tensão é retirada. Ex: Talco.
Elástico: mineral que pode ser dobrado, e que retoma a sua forma original quando
a tensão é retirada. Ex: Micas.
Densidade
Absoluta: é a massa por unidade de volume (g/cm3). Depende: da massa atómica dos
principais elementos químicos do mineral; da distância interiônica: quanto menor a
distância entre os iões, maior a densidade do mineral; e do ambiente de formação do
mineral. Ex: CaCO3: d = 2,95g/cm3; Cerussite (PbCO3): d = 6,55g/cm3.
ouro cobre
Calcite
Quartzo
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Relativa: é a relação entre a densidade absoluta de um material e a densidade absoluta
de uma substância estabelecida como padrão. O padrão usualmente escolhido é a
densidade absoluta da água (1g/cm³) a 4ºC. Assim, um mineral de densidade 2 g/cm³ é
duas vezes mais pesado que a água. Depende: da natureza dos átomo ou iões que o
constituem; da forma como os átomos ou iões estão empacotados na estrutura atómica.
PROPRIEDADES ÓPTICAS
Brilho
É a capacidade de reflexão da luz incidente sobre a superfície do mineral. É uma
propriedade “superficial” do mineral, por isso deve ser determinada numa
superfície fresca, não oxidada. O brilho é independente da cor. Distinguem-se duas
categorias de brilho quanto à qualidade da luz reflectida: METÁLICO E NÃO-
METÁLICO.
Brilho metálico: ocorrendo apenas nos minerais não-transparentes, característico
dos minerais opacos, ou quase opacos, e que têm a aparência brilhante de um
metal. As superfícies destes minerais são bastante reflectoras. Ex: Galena, Pirite e
Calcopirite.
Brilho não-metálico: característico de substâncias transparentes ou translúcidas
e sem a aparência brilhante de um metal. No brilho não-metálico incluem-se, entre
outros, os seguintes tipos de brilho: Vítreo, Resinoso, Nacarado, Gorduroso, Sedoso
e adamantino.
Vítreo: aparência do brilho de vidro. Ex: Quartzo.
Resinoso: aparência do brilho de resina. Ex: Esfalarite (ZnS).
Nacarado: aparência similar ao de uma pérola. Ex: Talco.
Quartzo Esfalarite Talco
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Gorduroso: aparenta uma superfície coberta por uma camada de óleo, geralmente
originada por rugosidades microscópicas na superfície do mineral. Ex: quartzo
róseo.
Sedoso: semelhante ao da seda, resultado de um agregado paralelo de fibras finas
(minerais fibrosos). Ex: Gesso.
Adamantino: brilho semelhante ao do diamante. Ex: Diamante.
Cor
É a capacidade de absorção selectiva da luz que é refletida ou transmitida pelo
mineral. A cor de um mineral deve ser observada numa superfície de fractura
recente e não exposta ao ar senão transforma-se formando películas de alteração.
Para alguns minerais a cor é diagnóstica na sua identificação. Exemplo: o verde da
malaquite Cu2CO3(OH)2, o azul da azurite Cu3(CO3)2(OH)2, o vermelho do cinábrio
(HgS), o amarelo do enxofre (S).
Porém, para a grande maioria dos minerais a cor é a propriedade que mais pode
variar e, não pode ser considerada por si só como diagnóstica.
A cor depende de vários factores: da composição química; da estrutura cristalina;
do tipo de ligações químicas; e da presença de impurezas.
Quanto a cor os minerais se dividem em idiocromáticos e Alocromáticos.
Idiocromáticos: são aqueles que apresentam sempre a mesma cor dentro da
mesma espécie mineral. Nestes minerais a cor é fruto de elementos químicos
presentes na sua composição química. Possuem na sua composição química
elemento cromóforo como constituinte principal. Exemplo: enxofre (amarelo),
malaquite (verde), azurite (azul), etc.
Alocromáticos: são aqueles que apresentam cor variável dentro da mesma
espécie mineral em função da presença de impurezas na estrutura cristalina ou por
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causas de natureza física (ex: temperatura). Tais impurezas são responsáveis pela
absorção da luz e pela alteração nas cores refletidas.
A maioria dos minerais alocromáticos são incolores quando puros, como é o caso
do berílio, a entrada do Fe como impureza pode dar origem à cor amarela ou azul,
a entrada do Mn à cor rosa ou vermelha e a entrada do Cr e do V à cor verde.
Quartzo verde devido a inclusões de mica verde.
Ex: de minerais alocromáticos: Quartzo, Calcite, Berílio, etc.
Diafaneidade
É a capacidade ou a propriedade dos minerais de permitirem a passagem de luz (se
deixar atravessar pela luz). A diafaneidade depende da espessura e da cor do
objecto, bem como da intensidade da luz que o penetra. Quanto à diafaneidade os
minerais podem ser: Transparentes, Translúcidos e Opacos.
Opaco
Transparente
Translucido
Transparentes: são aqueles minerais que transmitem a luz muito bem, isto é,
quando um objecto é perfeitamente vistoatravés de um mineral a olho nu.
Incolores os objectos são visíveis através deles não perdendo os seus contornos
nem a cor (ex: gesso). Coloridos os objectos são visíveis nos seus contornos, mas
modificados na cor (ex: Esmeralda).
Berílio
22
Translúcidos: quando os minerais se deixam atravessar parcialmente pela luz e os
objectos não são claramente visíveis através deles, como os feldspatos ou
esfalarite.
Opacos: quando os minerais não se deixam atravessar pela luz, mesmo em lâminas
muito finas, como a galena e a pirite.
Risca ou traço
Corresponde à cor que o mineral apresenta quando é reduzido a pó.
Enquanto as cores dos minerais da mesma especie podem ser muito
variáveis, as cores dos traços das mesmas são sempre constantes.
23
Para se determinar essa cor, risca-se com o
mineral a superfície despolida de uma placa
de porcelana (aplicável para minerais com
dureza inferior à da porcelana (=7), como
mostra a figura a seguir.
Para minerais com dureza superior a da
porcelana (7), reduz-se a pó uma pequena
amostra do mineral em estudo, com um martelo ou outro objecto que
possa ser usado com os mesmos fins.
Depois, passando o dedo no pó da amostra e, de seguida, na porcelana,
pode determinar-se a cor da risca.
Luminescência
Luminescência: refere-se à emissão temporária da luz e com determinada
coloração apresentado por certos minerais quando estimulados por uma fonte de
calor, electricidade, radioactividade, electromagnética ou outras formas de energia
abaixo do ponto de incandescência.
Tipos de luminescência
Fluorescência, Fosforescência, Termoluminescência e Triboluminescência.
Fluorescência é a luminosidade emitida por um mineral quando está sob a acção
de uma radiação invisível, como raios X ou luz ultravioleta. A emissão luminosa ou
luminescência, ocorre apenas durante o período de incidência da fonte de luz
sobre o mineral. Esta denominação provém da Fluorite (fig. Abaixo) onde se
verificou inicialmente esta propriedade.
24
Exemplo de
fluorescência de
laranja a rosa para o
mineral calcite (CaCO3)
(a) e verde para o
mineral Willemite
(Zn2SiO4) (b) figuras ao
lado.
A fluorescência é útil,
na geologia, de duas maneiras. A primeira é mais usual na identificação de
minerais, utiliza-se principalmente a luz ultravioleta de comprimento de onda
longo, fornecida por lanternas como a figura abaixo
A outra aplicação da fluorescência é na prospecção mineral. Uma área onde se
suspeita haver minerais de valor econômico que se sabe serem fluorescentes é
percorrida à noite com uma lâmpada (mineralight) de luz ultravioleta. Quando ela
incide sobre os minerais procurados, eles ficam iluminados.
Em alguns casos depois de removida a fonte de
radiação invisível (fonte da luz sobre o mineral), a luminescência persiste ainda
por algum tempo, que pode ser de apenas alguns segundos, neste caso diz-se que o
mineral é Fosforescente. Ex: Calcite costuma ter fosforescência em cor de laranja a
rosa.
Termoluminescência é a emissão da luz através do aquecimento do mineral
abaixo do ponto de incandescência. A calcite, apatite, escapolite, fluorite e certos
feldspatos são termoluminescentes. A termoluminescência é, geralmente, mais
forte entre os 50 e os 100ºC e cessa acima dos 475ºC.
Através da comparação da intensidade de radiação nuclear (raio excitante) com a
da termoluminescência recuperada, pode-se determinar a idade do último evento
térmico (aquecimento) do mineral, assim sendo eficiente para datação (medir a
idade da rocha ou mineral).
Triboluminescência é a emissão da luz de alguns minerais quando estes são
sujeitos a pressão ou quando são esmagados, riscados ou esfregados. Exemplos de
minerais: fluorite, calcite, esfalarite e lepidolite.
25
PROPRIEDADES MORFOLÓGICAS
Hábito
Hábito é a forma geométrica externa desenvolvida pelo crescimento de cristais,
individualmente ou em agregados cristalinos, mais fácil de ser observada quando
os minerais crescem em condições geológicas ideais.
Por exemplo: como prismas alongados; como cristais tabulares (achatados); como
agregados cristalinos com arranjos geométricos característicos; ou mesmo como
grãos sem uma forma definida.
O hábito depende da forma e velocidade de crescimento do mineral que por sua
vez são influenciadas pela temperatura, pressão, presença de impurezas, do
ambiente em que o mineral se forma.
O hábito de um mineral pode ser:
a) Prismático: os cristais são frequentemente constituídos por prismas (ou
combinações de mais de um prisma).
Exemplo: apatite (a) e quartzo (b).
(a) (b)
b) Laminares: cristais alongados e achatados, formados por placas finas. Exemplo:
Micas.
c) Fibrosos: agregados cristalinos em fibras como alguns silicatos. Exemplo:
crocidolite.
d) Aciculares: estruturas cristalinas pouco espessas na forma de agulhas.
Exemplo: camerolaite.
e) Coloidais: estruturas compactas que parecem ser formadas a partir da
deposição de colóides. Exemplo: malaquite.
26
f) Dendrítico: grupo de cristais com aspectos arborescentes. Exemplo: ouro.
g) Druseiforme: superfícies planas ou convexas cobertas uma capa delgada de
pequenos cristais que crescem sobres as paredes das cavidades. Exemplo: quartzo
amestita.
h) Geódico: conjunto de cristais revestidos por uma cavidade. Exemplo: quartzo
amestita.
i)Maciços: agregados de minerais compactos, sem formas particulares ou feições
especiais. Exemplo: rodonite.
k) Globular: agregados de cristais, formando pequenas superfícies esféricas ou
semi-esféricas. Ex: rodocrosite.
l) Botrioidal: formas globulares assemelhando-se a um cacho de uvas. Exemplos:
malaquite e pirolusite.
m) Granular: agregado simplesmente composto por grãos sem nenhuma forma ou
tamanho específico. Ex: almandina.
n) Estalactite: agregados em cilindros ou cones pendentes (como por exemplo em
cavernas). Ex: malaquite.
PROPRIEDADES ELÉCTRICAS
Condutividade Eléctrica é a grandeza que exprime a capacidade que os minerais
têm de conduzirem a corrente eléctrica.
A condução de corrente eléctrica em minerais é controlada pelo tipo de ligação
existente em sua estrutura cristalina.
Minerais com ligações metálicas, como os metais nativos (ex: o cobre dos cabos),
são excelentes condutores porque os electrões podem migrar livremente através
da estrutura cristalina.
Minerais com ligações covalentes/iónicas são maus condutores (isoladores)
exemplo de moscovite.
As substâncias cristalinas com condutividade intermédia entre os condutores e os
isoladores são designadas por semicondutores. Ex: alguns sulfuretos.
27
Piezoelectricidade é a capacidade que alguns minerais têm em desenvolverem
um campo eléctrico na sua superfície quando são sujeitos à tensão ao longo de
determinadas direcções.
Minerais comuns piezoeléctricos são: o quartzo (SiO2), a turmalina
[NaFe3Al6(BO3)3Si6O18(OH)4] e o topázio [Al2SiO4(F,OH)]. A Turmalina possui essa
propriedade, sendo usada em aferidores de pressão. A placa de quartzo é usada
para controlar a frequência e o comprimento da onda em aparelhos eletrônicos e
rádios.
Piroelectricidade é a capacidade que alguns minerais têm de gerarem
temporariamente um campo eléctrico quando são submetidos ao calor. Exemplo
de mineral piroeléctrico: a turmalina [NaFe3Al6(BO3)3Si6O18(OH)4].
PROPRIEDADES MAGNÉTICAS
Quando colocados num campo magnético, os minerais podem ou não adquirir
propriedades magnéticas. Em outras palavras, eles concentram ou não, no seu
interior, as linhas de força do campo magnético em que se situam.
O magnetismo corresponde à capacidade que alguns minerais têm de apresentar
propriedades magnéticas, isto é, exercendo atracção sobre pequenos fragmentos
metálicos.
Minerais
magnéticos: são
aqueles minerais
que em no seu
estado natural são
atraídospor um
imã, normalmente
ocorrem em
rochas ígneas e
metamórficas.
• Quanto ao seu
comportamento
num campo magnético, os
minerais são classificados como:
Diamagnéticos, Paramagnéticos e Ferromagnéticos.
Minerais Ferromagnéticos: são aqueles minerais que
apresentam a propriedade de serem atraídos por um imã.
Dentre os minerais comuns na natureza, apenas magnetite
(Fe3O4) e pirrotite (FeS) apresentam esta propriedade.
Minerais Paramagnéticos: são minerais que são
fracamente atraídos pelo campo magnético (ímã comum).
Exemplo: hematite (Fe2O3).
Minerais Diamagnéticos: são minerais que não são atraídos
pelo campo magnético (ímã comum). Exemplo: calcite,
plagioclase, quartzo.
28
CLASSIFICAÇAO DOS MINERAIS
A composição química é base da classificação dos minerais desde o século XIX.
Com base nesta classificação os minerais são divididos em classes dependendo do
anião ou grupo aniónico dominante, por exemplo: classe dos óxidos, hidróxidos,
halogenetos, carbonatos, boratos, nitratos, silicatos, etc.). Há várias razões para
que este critério seja uma base válida para a classificação dos minerais.
Primeiro, os minerais que contêm o mesmo anião ou grupo aniónico
dominante na sua composição química têm muito mais semelhanças entre
si do que aqueles compartilhados por minerais que tenham o mesmo catião
dominante. Assim, os carbonatos (grupo aniónico CO32-) se assemelham uns
aos outros mais estreitamente do que minerais de cobre.
Segundo, os minerais com o mesmo anião ou grupo aniónico têm tendência
a ocorrerem, no mesmo ambiente geológico ou em ambientes geológicos
semelhantes. Assim, os sulfetos ocorrem em associações mútuas em
depósitos de veio, enquanto os silicatos compõem a grande maioria das
rochas da crusta terrestre.
Terceiro, o esquema usado nesta classificação mineral está de acordo com a
prática da química actual de numeração e classificação de compostos
inorgânicos.
Porém, já nos primórdios do estudo de minerais reconheceu-se que a composição
química por si só não podia caracterizar um mineral adequadamente.
É importante também considerar a estrutura cristalina porque estes juntos
representam a essência de um mineral e determinam as suas propriedades.
Tendo em conta a composição química os minerais são divididos em seguintes
classes:
♦Elementos nativos;
♦ Sulfuretos;
♦ Sulfossais;
♦ Óxidos e Hidróxidos;
♦ Halogêneos ou Halogenetos;
♦ Carbonatos;
♦ Nitratos;
♦ Boratos;
♦ Fosfatos;
♦ Tungstatos ou Valframatos;
♦ Silicatos.
29
Metais
Os elementos nativos são minerais compostos puros e incluem nesta classe todos
os elementos químicos que ocorrem na natureza em formas não combinadas e com
características que permitem considera-los como espécies minerais.
• Com a excepção dos gases livres da atmosfera, são encontrados
aproximadamente 20 elementos no estado nativo.
• Estes elementos podem ser divididos em: (1) metais; (2) semimetais; e (3) não
metais.
Metais: Os metais nativos mais comuns, os quais exibem estruturas muito simples,
constituem três grupos:
Grupo de Ouro: ouro (Au); prata (Ag) e cobre (Cu);
Grupo da Platina: platina (Pt); irídio (Ir) e ósmio (Os); e
Grupo de Ferro: Fe (puro) e ligas naturais de Níquel-Ferro (Ni,Fe).
Semi-metais: Os semimetais nativos formam dois grupos iso-estruturais:
Grupo de Arsênio: arsênio (As), Antomônio (Sb) e bismuto (Bi) e
Grupo de Se (selênio) e Te (telúrio) são menos comuns.
Não-metais: Os não metais mais importantes são o enxofre (S) e o carbono (C), sob
a forma de diamante e grafite.
Metais Nativos
Grupo de Ouro: é composto por ouro (Au); prata (Ag) e cobre (Cu), que pertencem
à mesma família na tabela periódica e, portanto, têm propriedades químicas
semelhante tais como: são suficientemente inertes para ocorrerem livres na
natureza; quando não combinados com outros elementos, os átomos são unidos
em estruturas cristalinas por uma ligação metálica.
As propriedades semelhantes dos membros deste grupo surgem da
estrutura comum deles: todos têm baixa dureza, são maleáveis, dúcteis e
sécteis; todos são excelentes condutores de calor e electricidade, exibem
brilho metálico e têm pontos de fusão bastante baixos. Estas propriedades
são devido a ligação metálica.
Diferentes propriedades exibidas pelos minerais deste grupo provêm das
propriedades atómicas dos elementos que os constituem individualmente,
tais como, o amarelo do ouro, o vermelho do cobre e o branco da prata.
30
Descrição do Mineral Ouro
Sistema Cristalino: Cúbico ou Isométrico.
Composição química: Au; normalmente ocorrem outros metais misturados, como
Ag, Cu e Fe, entre outros.
Propriedades
Hábito: normalmente maciço; aparece na forma granular, dendrítica e raramente
mostra forma de cristal (fig.c) e frequente na forma de pepitas (fig.b);
Clivagem: Indistinta ou Imperfeita (má);
Fractura: é do tipo esquírolas;
Tenacidade: metal maleável e dúctil;
Dureza: 2.5 - 3.0;
Densidade: 19.3;
Cor: amarela quando puro e mais claro quando misturado com prata;
Risca: amarela;
Brilho: metálico; e
Diafaneidade: opaco.
Utilização: a maior utilização é na joalharia; é usado para medalhas e moedas.
Ocorrência: Origem primária em filões hidrotermais e em contato com depósitos
metamórficos e pegmatíticos. Ocorre tembém em depósitos de placer, de origem
secundária. Em Moçambique, o ouro ocorre nas Províncias de Manica, Tete e
Niassa. A nível internacional ocorre na África do Sul, Rússia, China, Canadá, EUA e
Brasil.
Origem do nome: provém do Latim Aurum = ouro.
Grupo da Platina: é composto por platina (Pt); irídio (Ir) e ósmio (Os). Apenas a
platina é mais comum. Em termos de características são refratários (alta
resistência térmica, química e mecânica), quimicamente inertes a elevadas
31
temperaturas, de dureza mais alta e ponto de fusão mais elevado do que os do
grupo do ouro.
Descrição do Mineral Platina
Sistema Cristalino: Cúbico ou Isométrico.
Composição química: Pt (fig.a); normalmente ocorre misturado com algumas %
de ferro. Também apresenta-se ligado com cobre, ouro e níquel.
Propriedades
Hábito: granular;
Clivagem: ausente;
Fractura: irregular; rugosa;
Tenacidade: maleável e dúctil;
Dureza: 4.0 - 4.5;
Densidade: 21.45 (quando puro);
Cor: Cinzento esbranquiçado de aço, cinzento-escuro;
Risca: branco acinzentada;
Brilho: metálico; e
Diafaneidade: opaco.
Utilização: como catalisador na produção de ácido nítrico, na proteção de cascos
de navios, fabricação de fibras sintéticas.
Ocorrência: aparece como mineral primário em rochas básicas a ultrabásicas
(dunitos, piroxenitos, gabros). A nível internacional ocorre na Colômbia, Canadá,
África do Sul, Estados Unidos, etc.
Grupo do Ferro: os minerais significativos no grupo do ferro são o Fe puro que
raramente ocorre na superfície da terra e as ligas naturais de Níquel-Ferro (Ni,Fe),
que são Kamacite com < 5.5% de Ni e Taenite com 27% a 65% de Ni, encontrados
somente em meteoritos e, provavelmente no núcleo da terra.
Exemplo de Minerais do Grupo do Ferro
32
Exemplo de minerais do grupo de Ferro - (b) Meteorito de Edmonton (Kentucky, EUA); (c) Grânulos negros de
ferro dispersos em rocha.
Descrição do Mineral Ferro-Níquel
Sistema Cristalino: Cúbico ou Isométrico
Composição química: Fe, com % variáveis de Ni. Na (fig.b), as lamelas claras têm
pequenas % de Ni (<5.5%), ao passo que nas escuras há uma % de Ni que varia de
27-65, como ilustra a (fig.c).
Propriedades:
Hábito: maciço; raramente em cristais;
Clivagem: perfeita;
Fractura: irregular;
Tenacidade: maleável;
Dureza: 4.5;
Densidade: 7.3-7.9;
Cor: cinzento de aço a preto;
Risca: preto;
Brilho: metálico; e
Diafaneidade:opaco.
Utilização: não tem utilização prática, a não ser para estudos científicos sobre a
Terra e o Universo.
Ocorrência: Ocorre na Gronelândia e no Oregon (EUA). Contudo, é muito comum
em meteoritos que caíram em vários pontos do planeta.
Semi-Metais Nativos
Os semi-metais nativos compreendem o arsênio (As), Antimônio (Sb) e bismuto
(Bi) que normalmente são agrupados sob a designação de grupo do arsênio e o
selênio (Se) e telúrio (Te) que são os menos comuns.
• Os semi-metais nativos não são comuns na crusta terrestre. Os membros deste
grupo têm propriedades físicas similares, tais como desenvolvem uma clivagem
basal e possuem baixa tenacidade e simetria.
• Também são bastante frágeis e piores condutores de calor e de electricidade do
que os metais nativos. Estas propriedades reflectem um tipo de ligação
intermediária entre metálica e covalente.
33
Descrição do Mineral Arsénio
Sistema Cristalino: Trigonal.
Composição química: As; muitas vezes encontra-se associado com antimônio e
traços de ferro, prata e bismuto.
Propriedades:
Hábito: normalmente maciço; granular;
Clivagem: perfeita;
Fractura: irregular;
Tenacidade: quebradiço;
Dureza: 3.5;
Densidade: 5.7;
Cor: branca; cinzento escuro;
Risca: cinzenta;
Brilho: sub-metálico a metálico; e
Diafaneidade: transparente, translúcido e opaco.
Utilização: na medicina, como insecticidas, na pigmentação.
Ocorrência: Chile, Filipinas, Roménia e Brazil.
Não Metais Nativos
Os não metais nativos compreendem o enxofre (S) e o carbono (C), sob a forma de
diamante e grafite.
Em termos de características apresentam: brilho não metálico; condutividade
eléctrica e térmica muito baixa; baixa densidade; e não são maleáveis.
Cristalizam-se em seguintes sistemas: o S é ortorrômbico, com ligação van der
Walls; o diamante é cúbico, com ligações covalentes e a grafite é hexagonal, com
ligação van der Walls.
34
Descrição do Mineral Diamante
Sistema Cristalino: Cúbico ou Isométrico.
Composição química: carbono (C) puro.
Propriedades:
Hábito: granular;
Clivagem: perfeita;
Fractura: conchoidal;
Tenacidade: quebradiço;
Dureza: 10;
Densidade: 3.52;
Cor: branca, cinzenta e preta;
Risca: branca;
Brilho: adamantino; e
Diafaneidade: transparente a translúcido.
Utilização: as variedades transparentes são usadas em joalharia; as variedades
pretas e cinzentas são utilizadas como diamantes industriais como abrasivos e
instrumentos de corte.
Ocorrência: em Moçambique, é muitíssimo raro, tendo sido encontrados em
alguns aluviões do Rio dos Elefantes (Gaza) e no Niassa. E agora ha indícios de
ocorrência em Manica. A nível internacional, na RSA, nos EUA, na Namíbia,
Botswana, Angola, Gana, Serra Leoa, RD Congo, China, Venezuela, Brasil.
Origem do nome: do Grego adams = invencível.
Classe dos Sulfuretos
São os minerais que originam-se pela combinação na estrutura do enxofre (S) com
os elementos metálicos (exemplo: Covelite: CuS) ou elementos semi-metálicos
(exemplo: Bismitinite : Bi2S3).
Se estão presentes, tanto o metal assim como o semi-metal, este (semi-metal)
desempenha um papel mais ou menos igual a do enxofre na rede cristalina, como
por exemplo o mineral arsenopirite (FeAsS).
Os sulfuretos originam-se através de cristalização dos magmas com H2S na fase
fluida; originam-se também da desgaseificação dos magmas em profundidades e
no fundo oceânico; também podem formar-se na superfície terrestre desde que o
ambiente seja redutor (anóxico), através da putrefacção da matéria orgânica.
Muitos sulfuretos têm ligação iónica, ao passo que outros, exibindo as
propriedades dos metais têm ligação metálica. Em geral, os sulfuretos metálicos
são condutores de electricidade.
Exemplos de minerais Sulfuretos: Argentite: Ag2S; Bornite: Cu5FeS4; Realgar: As4S4;
Galena: PbS; Calcopirite: CuFeS2; Bismutinite: Bi2S3; Esfalarite: ZnS; Pirite: FeS2;
Molibdenite: MoS2; Asenopirite: FeAsS; Covelite: CuS; Calcocite: Cu2S; Antiminite:
Sb2S3 e Cobaltite: (Co,Fe)AsS.
35
Descrição do Mineral Pirite
Sistema Cristalino: Cúbico ou Isométrico.
Composição química: Sulfureto de Ferro – FeS2.
Propriedades:
Hábito: frequentemente em cristais cúbicos (fig.d); comum na forma maciça;
Propriedades:
Clivagem: imperfeita;
Fractura: conchoidal;
Tenacidade: quebradiço;
Dureza: 6.0 - 6.5;
Densidade: 4.9 - 5.02;
Cor: amarelo pálido;
Risca: preta esverdeada a acastanhada;
Brilho: metálico; e
Diafaneidade: opaco.
Utilização: a pirite é muitas vezes minerada para a extracção de ouro e cobre com
ela associados; é uma fonte de enxofre; para o fabrico de ácido sulfúrico.
Ocorrência: em Moçambique, a pirite não ocorre como jazigo, mas está presente
na maioria das rochas nas regiões centro (Tete e Manica) e norte (Nampula) do
país. Os grandes jazigos mundiais de pirite encontram-se em Portugal, Espanha.
Origem do nome: do Grego pyros = fogo, por causa das faíscas que lança quando
percutido por ferro.
Classe dos Sulfossais
• Originam-se pela combinação na rede cristalina do enxofre (S) com os elementos
metálicos e elementos semi-metálicos (exemplo: Cu3AsS4: Enargite).
• O mineral enargite Cu3AsS4 pode ser escrito da seguinte maneira 3Cu2S.As2S5 e
nestas condições, podem ser considerados sulfuretos duplos.
• Nos sulfossais, os semi-metais desempenham um papel mais ou menos igual ao
dos metais, na estrutura.
• Exemplo de minerais da classe dos Sulfossais: Tetraedrite: (Cu,Fe,Zn,Ag)12Sb4S13;
Enargite: Cu3AsS4; Bournonite: PbCuSbS3; Jamesonite: Pb4FeSb6S14; Polibasite:
Ag16Sb2S11; Estefanite: Ag5SbS4; Pirargirite: Ag3SbS3 e Proustite: Ag3AsS3.
36
Descrição do Mineral Jamesonite
Sistema Cristalino: Monoclínico.
Composição química: é um sulfureto de chumbo, ferro e antimónio – Pb4FeSb6S14.
Propriedades:
Hábito: Acicular (cristais finos com aparência de uma pena). Também pode ser
fibroso e maciço compacto;
Clivagem: Distinta (regular);
Fractura: irregular;
Tenacidade: quebradiço;
Dureza: 2.5;
Densidade: 5.5 - 6.0;
Cor: cinzento – preto;
Risca: cinzeto – preto;
Brilho: metálico; e
Diafaneidade: opaco.
Utilização: Um minério de chumbo de importância reduzida.
Ocorrência: A jamesonite ocorre associada com outros sulfossais de chumbo, com
galena e esfalarite. A nível mundial pode ser encontrado na Inglaterra,
Checoslováquia, Bolívia e Estados Unidos.
Origem do nome: Em honra ao mineralogista, Robert Jameson (1774-1854).
Classe dos Óxidos
• Nesta classe o anião dominante é o oxigênio( O)que combina com um ou mais
metais. Apresentam predominância de ligações iónicas; dureza elevada (6 – 9);
estrutura muito estável; pouco solúveis;
• Maior parte possui cores escuras; elevado ponto de fusão; maior densidade
relativa, e geralmente ocorrem como minerais acessório nas rochas ígneas e
metamórficas.
Os óxidos podem simples e múltiplos:
• Óxidos simples: surgem pela combinação de um metal X e um oxigénio e
apresentam as seguintes estruturas:
X2O: Cuprite (Cu2O);
XO2: Grupo do Rutílo: Rutilo: TiO2; Uraninite: UO2; Pirolusite: MnO2 e Cassiterite:
SnO2;
XO: Zincite: ZnO; e
X2O3: Grupo de Hematite: Corindo: Al2O3; Hematite: Fe2O3 e Ilmenite: FeTiO3;
• Óxidos múltiplos: surgem pela combinação de metais X, Y e um oxigénio e
apresentam a seguinte estrutura:
XY2O4: Grupo do Espinélio: Espinélio (MgAl2O4); Gahnite (ZnAl2O4); Magnetite
(Fe3O4); Cromite (FeCr2O4); Crisoberilio (BeAl2O4).
37
• Salientar que o gelo dos calotes polares ou icebergs, forma sólida de água é um
óxido, onde o arranjo ordenado das moléculas de água persiste, em parte, até 40C
acima do ponto de fusão e a partir daí, a estrutura relativamente aberta do gelo
torna-se instável e contrai-se em um arranjo mais compacto e desordenado.
• O quartzo que constitui o óxido mais abundante na natureza com a fórmula SiO2,
será tratado na classe dos silicatos, por ter uma estrutura maispróxima destes.
O Quartzo (Sio2) e Gelo (H2O) são óxidos minerais deste grupo?
Classe dos Hidróxidos
• Caracterizam-se pela presença do grupo hidroxilo (OH-), como anião dominante
ou moléculas de água. Apresentam ligações van der waals; dureza fraca; estrutura
instável; cores claras; baixa densidade relativa e ocorrem como minerais
secundários resultantes da alteração ou meteorização das rochas.
• Exemplo de hidróxidos mais importantes: Brucite: Mg(OH)2; Gibbsite: Al(OH)3;
Manganite: MnO(OH); Boemite: AlO(OH); Goethite: FeO(OH); Limonite:
FeO(OH).nH2O.
Classe dos Halogenetos
• Os Halogenetos caracterizam-se pela predominância dos aniões Cl-, Br-, F- e I- na
sua estrutura.
• Estes aniões são grandes e facilmente polarizáveis e quando se combinam com
catiões maiores e pouco polarizáveis como os metais alcalinos (Na, K e Ca), ambos
se comportam como se fossem corpos perfeitamente esféricos, o que conduz a uma
estrutura com alta simetria e uma ligação iónica pura, o que confere os minerais
resultantes as seguintes propriedades:
38
• Uma dureza relativamente baixa; pontos de fusão moderados a altos; Maus
condutores de calor e electricidade no estado sólido. Exemplo de minerais: halite,
silvite e fluorite.
• Quando os aniões halogênicos se combinam com catiões menores e facilmente
polarizáveis, resulta em uma estrutura com uma simetria mais baixa e a ligação
tem propriedades algo mais covalentes.
Em tais estruturas, a água e a hidroxila entram normalmente como constituintes
essenciais. Exemplo de minerais: atacamite e carnalite.
Exemplo de minerais pertencentes a classe dos Halogenetos: Halite: NaCl; Silvite:
KCl; Fluorite: CaF2; Cerargirite: AgCl; Criolite: Na3AlF6; Atacamite: Cu2(OH)3Cl;
Carnalite: KMgCl3.6H2O.
Classe dos Carbonatos
Os carbonatos constituem uma classe de minerais que apresentam na sua
estrutura o grupo aniónico CO32-. Neste grupo aniónico (CO32-), a ligação C-O é
forte e de natureza covalente.
Os minerais carbonatos apresentam dureza baixa (facilmente são riscados pelo aço
de canivete) e densidade também baixa. Soluções sólidas nos grupos isoestruturais
desta classe de minerais são comuns, daí que são freqüentes composições
envolvendo os catiõe bivalentes Ca, Mg, Fe, Mn, Sr, Ba, Zn e Pb.
O radical carbonato (CO32-) na presença do ião hidrogénio (H+), torna-se instável e
decompõe-se, gerando água (H2O) e a unidade química estável (CO2), pela seguinte
reacção química:
• Esta instabilidade manifestada pela efervescência quando são atacados por
ácidos (HCl) é causa de ensaios amplamente usados para os minerais da classe
carbonatos.
39
• Os minerais da classe dos carbonatos podem ser anidros e hidratados. Os
carbonatos anidros formam os grupos da calcite, aragonite e dolomite enquanto
que os hidratados são pelos minerais malaquite e azurite.
• Grupo dos carbonatos anidros
Grupo da Calcite: Calcite: CaCO3; Magnesite: MgCO3; Rodocrosite: MnCO3; Siderite:
FeCO3 e Smithsonite: ZnCO3;
Grupo da Aragonite: Aragonite: CaCO3; Witherite: BaCO3; Estroncianite: SrCO3 e
Cerussite: PbCO3;
Grupo da Dolomite: Dolomite: (Ca,Mg)(CO3)2 e Ankerite: (Ca,Fe)(CO3)2;
• Os carbonatos Hidratados são representados pelos seguintes minerais:
Malaquite: Cu2CO3(OH)2 e Azurite: Cu2(CO3)2(OH)2.
• Os carbonatos anidros importantes pertencem aos dois grupos isoestruturais, o
da calcite e o da aragonite. Fora dos minerais destes grupos, os únicos carbonatos
de importância são os carbonatos básicos de cobre, a azurite e a malaquite.
Classe dos Nitratos
• Os Nitratos são minerais que têm o grupo aniónico NO3-.
• São estruturalmente similares aos carbonatos, com grupo o aniónico NO3-
semelhante ao grupo CO32-, onde a força de ligação entre N-O, nos nitratos é maior
do que qualquer outra força de ligação possível na estrutura que se compara com a
força de ligação entre C-O, nos carbonatos.
• Os minerais desta classe são muito raros, com a excepção da Nitratina (NaNO3) e
do Nitro (KNO3).
Classe dos Boratos
• Os boratos constituem uma classe de minerais que possuem propriedades
cristaloquímicas similares às da classe dos silicatos, pois da mesma forma como os
40
silicatos são capazes de polimerizar-se, formando cadeias, camadas ou grupos
múltiplos isolados, por isso são de grande interesse para os mineralogistas.
• Isto deve-se ao facto do ião (boro) B3+, muito pequeno, coordenar três
(oxigénios) O= em sua configuração estável, formando o grupo aniónico [BO3]-3.
• A maior parte dos boratos comuns são constituídos na sua estrutura por cadeias
de triângulos BO3, onde todos os três oxigénios são compartilhados e essas cadeias
são separadas por camadas de moléculas de água e unidas pelos catiões Na+ ou
Ca+2, resultando em minerais de baixa simetria, moles e bastante solúveis.
• Dentro do grupo aniônico, apresentam ligações covalentes e entre estes grupos
aniônicos e os metais (Catões), apresentam ligações iônicas.
• Os minerais da classe dos boratos podem ser anidro, tal como a Boracite:
(Mg3B7O13Cl) e hidratados, tais como o Bórax: (Na2B4O7.10H2O), Colemanite:
(Ca2B6O11.5H2O); Ulexite: (NaCaB3O.H2O) e Kernite: (Na2B4O7.4H2O).
Classe dos Fosfatos
• Os fosfatos constituem classe de minerais que na sua estrutura contém o grupo
aniónico (PO4)3-, como unidade fundamental.
• Os minerais que constituem esta classe são: Monazite: (Ce,La,Y,Th)PO4; Apatite:
Ca5(F,Cl,OH)(PO4)3; Ambligonite: LiAlFPO4; Lazulite: MgAl2(OH)2(PO4)2; Vivianite:
Fe3(PO4)2.8H2O; Trifilite: LiFePO4; Piromorfite: Pb3Cl(PO4)3; Lazulite:
MgAl2(OH)2(PO4)2; Wavellite: Al3(OH)3(PO4)2.5H2O; Turquesa:
CuAl6(PO4)4(OH)8.12H2O; Autunite: Ca2(UO2)2(PO4)2.10-12(H2O).
Classe dos Sulfatos
• Os minerais desta classe apresentam o grupo aniónico SO42- na sua estrutura, que
constitui a unidade fundamental.
• Este grupo de minerais pode conter água ou não, ou o grupo (OH) na sua
estrutura, sendo assim são classificados em sulfatos hidratados, básicos e anidros.
41
• São pouco densos quando na sua constituição entra o ião hidroxilo (OH) ou a
água (H2O) e caracterizam-se, em parte, pela sua solubilidade em água.
• Muitos resultam da alteração dos sulfuretos ocorrida na superficíe ou próximo da
superfície, outros resultam de precipitação nas águas marinhas e lagos, outros
ainda são resultantes da actividade vulcânica.
Os sulfatos anidros mais importantes e conhecidos formam o grupo da barite. Os
minerais que constituem este grupo são: Barite: (BaSO4); Celestite: (SrSO4);
Anglesite: (PbSO4) e Anidrite: (CaSO4), que possuem praticamente a mesma
estrutura. Ainda nos sulfatos anidros temos o mineral Glauberite: Na2Ca(SO4)2.
• Os minerais que constituem os sulfatos básicos e hidratados são: Gesso:
CaSO4.2H2O; Alunite: KAl3(OH)6(SO4)2; Antlerite: Cu3(OH)4SO4; Calcantite:
CuSO4.5H2O e Epsomite: MgSO4.7H2O.
• Entre os sulfatos hidratados, o gesso é o mais importante e mais abundante. A sua
clivagem é perfeita e a sua estrutura consiste em camadas do grupo aniónico
sulfato (SO4)2- fortemente ligados ao cálcio (Ca2+), separadas por moléculas de
água.
• A perda de moléculas de água faz com que a estrutura entre em colapso, tomando
a configuração da anidrite, com a diminuição de volume e perda da perfeição na
clivagem.
Classe dos Tungstatos ou Volframatos
• Os tungstatos constituem a classe de minerais que apresentam a sua estrutura o
grupo aniónico WO42-, que constitui a unidade básica.
• Os minerais desta classe química distribuem-se em dois principais grupos
isoestruturais.
• O grupo da Volframite, representado pelo mineral Volframite: (Fe,Mn)WO4,
abrange todos os termos de uma série de misturas isomórficas de tungstato de
magnésio: Hubnerite: (MnWO4) e tungstato de ferro: Ferberite: (FeWO4).
• O grupo da Scheelite,
é representado pelo
mineral Scheelite:
(CaWO4) e Stolzite:
(PbWO4), que formam
uma solução sólida
com substituições
mútuasde Ca e Pb.
42
O ciclo das rochas
As rochas estão todas envolvidas num ciclo de transformação que se pode repetir
indefinidamente.
ciclo das rochas é um meio de visualizar a origem dos três tipos básicos de rochas e
o modo como os vários processos geológicos transformam um tipo de rocha noutro
diferente. O conceito do ciclo das rochas pode ser considerado como a base da
geologia física.
.
O primeiro tipo de rochas, designadas como ígneas (formadas pelo fogo), origina-
se quando um material no estado líquido chamado magma arrefece e solidifica.
Este processo chamado cristalização pode ocorrer muito abaixo da superfície da
terra ou, no seguimento de uma erupção vulcânica, à superfície desta. Em
profundidade o arrefecimento é normalmente lento enquanto que à superfície é
rápido. As rochas ígneas resultantes têm assim características diferentes.
Quando as rochas ígneas ficam expostas à superfície da terra podem sofrer
processos de alteração e erosão que vão lentamente desagregando e decompondo
as rochas. Os materiais resultantes podem ser transportados por vários meios
(gravidade, água, glaciares, vento e ondas) constituindo os sedimentos. A partir do
momento em que são depositados, normalmente em camadas horizontais (no
oceano, por exemplo), irão sofrer um processo de litificação (conversão para
rocha). Os sedimentos são litificados pela compactação resultante do peso das
camadas superiores e pela cimentação resultante da precipitação de matéria
mineral transportada pela água de percolação que preenche os poros. As rochas
sedimentares resultantes encontram-se assim profundamente enterradas podendo
43
ser envolvidas em processos tectónicos de formação de montanhas ou ser
submetidas a grandes pressões e temperaturas. As rochas sedimentares irão sofrer
as consequências da sua alteração de ambiente e transformar-se em outros tipos
de rochas (rochas metamórficas). Eventualmente as rochas metamórficas poderão
ser submetidas a pressões e temperaturas ainda maiores, fundindo e constituindo
outra vez magma fechando, assim, o ciclo das rochas.
O percurso indicado pelo círculo não é necessariamente o percurso seguido na
transformação das rochas em tipos diferentes. As rochas ígneas, antes de serem
expostas a processos de erosão e alteração à superfície, podem ser submetidas a
pressões e temperaturas em profundidades maiores e transformar-se em rochas
metamórficas. Por outro lado, rochas metamórficas e sedimentares podem ser
expostas à superfície a processos de erosão e transformar-se em sedimentos de
onde podem resultar novas rochas sedimentares.
Ao estudar as características dos três tipos de rochas é importante ter sempre em
consideração o ciclo das rochas. Estas podem parecer que são grandes massas
imutáveis quando na realidade não o são. As modificações demoram geralmente
períodos de tempo que ultrapassam na maior parte dos casos a escala humana de
tempo.
Rochas ígneas
As rochas ígneas formam-se quando o magma arrefece e cristaliza. Esta rocha
fundida, com origem a profundidades até 200 km no interior da Terra, compõe-se
de elementos encontrados nos minerais do tipo silicatos e de alguns gases,
sobretudo vapor de água, todos confinados no magma pela pressão das rochas
confinantes. Como a massa magmática é menos densa que os maciços de rochas
circundantes força o seu movimento em direcção à superfície podendo escapar-se
de modo violento produzindo uma erupção vulcânica (Figura abaixo). O material
expelido durante uma erupção vulcânica pode ser acompanhado pela libertação de
gases devido à diminuição de pressão à superfície originando explosões por vezes
muito violentas. Acompanhando a projecção de blocos rochosos a erupção pode
gerar o derrame de grandes quantidades de lava, cuja composição é semelhante à
do magma mas sem a maior parte dos
componentes gasosos.
A rocha quanto solidificação da lava é
classificada como extrusiva ou vulcânica,
sendo o basalto o exemplo mais conhecido.
Quando o magma não alcança a superfície pode
eventualmente solidificar e cristalizar em
profundidade, num processo bastante mais
lento formando uma massa sólida de cristais
imbricados entre si. As rochas ígneas
produzidas deste modo são chamadas
intrusivas ou plutónicas, das quais o granito
é o exemplo mais abundante, e só aparecem à
superfície após a actuação de movimentos
tectónicos e a acção de processos de erosão das
vulcão
44
camadas de rochas superiores. Quando a solidificação do magma se verifica em
profundidades intermédias,
formando filões, as rochas
resultantes designam-se por
hipoabissais (exemplo do
dolerito).
A velocidade do arrefecimento do
magma vai originar cristais de
diferentes tamanhos. Um
arrefecimento lento produz
cristais de grandes dimensões
enquanto que um arrefecimento
rápido irá originar uma massa
rochosa formada por cristais de
pequenas dimensões, por vezes
impossíveis de observar sem
meios de ampliação. Quando o
arrefecimento é extremamente
rápido não há formaçãode cristais
formando-se uma matéria sólida sem estrutura cristalina (matéria amorfa).
Textura e composição mineral
Existe uma grande variedade de rochas ígneas que se diferenciam com base na sua
textura e
composição mineral. O termo textura, quando aplicado a rocha ígneas, é usado
para descrever a aparência geral da rocha com base no tamanho e disposição dos
seus cristais interligados. A textura é uma
característica muito importante da rocha porque pode
revelar informação qualitativa importante sobre o
ambiente em que a rocha foi formada e sobre as suas
propriedades, como por exemplo, a resistência e
deformabilidade.
Quando grandes massas de magma solidificam a
grande profundidade formam-se rochas ígneas com
uma textura de grãos grossos (Figura a). A sua
aparência é de um agregado de cristais interligados
com tamanho suficiente para serem identificados
individualmente por simples observação (textura
fanerítica). As rochas ígneas formadas à superfície ou
em pequenas bolsas magmáticas a pouca
profundidade têm um arrefecimento rápido
originando uma textura de grãos finos por vezes
impossíveis de diferenciar sem recorrer a observação
microscópica (textura afanítica e Figura b).
Para ter uma ideia das diferentes velocidades de
arrefecimento do magma, uma rocha vulcânica pode
formar-se em alguns minutos enquanto que uma
rocha plutónica pode resultar do arrefecimento de
uma grande massa de magma durante milhares de
anos.
Formação característica dos maciços graníticos
45
Nem todos os minerais componentes do magma cristalizam à mesma velocidade.
Alguns podem já ter um certo tamanho quando outros iniciam a sua cristalização.
Por exemplo quando o magma aflora à superfície pode já conter alguns cristais
levando assim a massa ainda líquida a arrefecer mais rapidamente originando uma
rocha com uma textura particular de cristais grandes envolvidos por uma matriz
de cristais mais pequenos (textura porfirítica).
Classificação das rochas ígneas
As rochas ígneas são classificadas, ou agrupadas, com base na sua textura e
composição mineral. As várias texturas ígneas resultam dos diferentes padrões de
arrefecimento enquanto que a composição mineral de uma rocha ígnea depende
dos componentes do magma inicial e do ambiente de cristalização.
As rochas do lado direito da Tabela abaixo são compostas por determinados
minerais cuja cristalização se dá em primeiro lugar. O seu alto conteúdo em ferro e
magnésio faz com que tenham uma corescura e uma maior densidade que outras
rochas. O basalto é a rocha ígnea extrusiva mais comum.
No lado esquerdo da Tabela abaixo estão as rochas ígneas com minerais que são os
últimos a cristalizar. O granito é a rocha ígnea intrusiva mais comum, em parte
pela sua abundância e pelo seu uso generalizado na construção e decoração. O
granito está geralmente associado aos processos tectónicos ligados à formação de
montanhas. Por ser mais resistente à erosão ealteração que as outras rochas
forma frequentemente o núcleo principal das cadeias montanhosas.
É importante notar que duas rochas podem ter a mesma composição mineral mas
texturas diferentes.
O granito, rocha intrusiva de grão grosso, tem o seu equivalente vulcânico no
riolito, rocha de grão
muito fino. Existe uma grande variedade de rochas entre as de composição
granítica e basáltica, das quais se referem alguns exemplos na Tabela abaixo.
Rochas sedimentares
Os materiais resultantes dos processos erosivos constituem a base para a formação
das rochas sedimentares. A palavra sedimentar ilustra a natureza destas rochas
uma vez que significa o resultado do processo de deposição dos sedimentos em
46
suspensão ou transportados por um fluido, normalmente a água. Os geólogos
estimam que as rochas sedimentares constituem apenas 5% da camada exterior de
16 km de espessura da Terra. No entanto a importância deste grupo de rochas é
muito maior do que aquela que esta percentagem poderia indicar. A maioria de
formações rochosas à superfície são de natureza sedimentar (cerca de 75%) o que
está relacionado com o facto de os sedimentos se acumularem à superfície da terra
(Figura 2.6). Como as rochas sedimentares têm a sua origem na deposição
sucessiva de camadas horizontais de sedimentos apresentam-se normalmente em
estratos cuja inclinação varia consoante a acção de movimentos tectónicos ao
longo da vida geológica das formações.
É de referir que muitas rochas sedimentares têm uma grande importância
económica. O carvão, por exemplo, é classificado como uma rocha sedimentar. O
petróleo e o gás natural são também encontrados em associação com outras rochas
sedimentares tais como por exemplo o sal-gema.
Litificação
A litificação inclui os processos que transformam sedimentos não consolidados em
rochas sedimentares sólidas. Um dos processos mais comuns é a compactação, ou seja a
acção do peso das camadas de sedimentos suprajacentes. À medida que os sedimentos
são comprimidos pelo peso das camadas superiores há uma redução considerável do
volume dos poros. Com
o peso de milhares de
metros de outras
camadas a actuar durante
milhares de anos
originam-se as rochas
sedimentares dispostas
em estratos
originariamente
horizontais. A
compactação tem um
efeito maior sobre
sedimentos de partículas
finas como as argilas
originando, por exemplo,
os xistos argilosos.
Alguns maciços de
rochas sedimentares
podem apresentar
estratificação entrecruzada resultante de períodos de sedimentação espaçados no tempo
e de acidentes tectónicos (ex. falhas) (Figura abaixo).
A cimentação constitui outro processo importante através do qual os sedimentos se
transformam em rochas sedimentares. O material de cimentação pode ser transportado
pela percolação de água através dos poros existentes entre as partículas dos sedimentos.
Com o tempo, o cimento vai precipitando sobre os grãos preenchendo os vazios e
criando ligações físicas entre as partículas.
Calcite, sílica e óxido de ferro são alguns dos cimentos mais comuns. A identificação do
tipo de cimento é relativamente fácil de fazer: a calcite reage com o ácido clorídrico, a
sílica é o cimento mais duro e o óxido de ferro confere uma cor alaranjada ou vermelha
à rocha.
Maciço de rochas sedimentares
47
Classificação das rochas sedimentares
Os materiais que se acumulam como sedimentos têm duas origens principais. Os
sedimentos podem ser acumulações de materiais resultantes dos processos
erosivos e transportados na forma de partículas. As rochas sedimentares são neste
caso chamadas de detríticas. O segundo grande grupo de origem dos sedimentos
corresponde aos materiais produzidos por precipitação química, de origem
inorgânica ou orgânica. São as chamadas rochas sedimentares químicas.
Rochas sedimentares detríticas
Embora exista uma grande variedade de minerais e fragmentos de rochas na
composição das rochas detríticas os principais componentes são minerais de argila
e quartzo. Os minerais de argila são o produto mais abundante resultante da
alteração dos minerais do
grupo dos silicatos,
especialmente os
feldspatos. Por outro lado
o quartzo deve a sua
grande abundância ao
facto de ser muito
resistente, tanto do ponto
de vista mecânico como
químico.
O tamanho das partículas
é a característica principal
que permite distinguir os
vários tipos de rochas
sedimentares detríticas
(Figura e Tabela abaixo).
O tamanho das partículas
de uma rocha detrítica
pode ser usualmente
correlacionado com a
energia do meio de
transporte dos
sedimentos. As correntes
de água e vento distribuem as partículas por tamanhos: quanto maior for a força
da corrente maior será o tamanho das partículas. Os cascalhos são transportados
por correntes de rios, ondas, deslizamentos de terrenos e glaciares. Uma menor
energia é necessária para transportar as areias, nomeadamente correntes de água
com menor velocidade e ventos (formação de dunas). Os siltes e areias depositam-
se de modo lento e as acumulações destes materiais estão normalmente associadas
com águas paradas de lagos, lagoas, pântanos e ambientes marinhos profundos.
Rochas sedimentares
químicas
Em contraste com as
rochas detríticas,
formadas a partir de
(a) Conglomerado − Pudim; (b) Conglomerado − Brecha; (c). Arenito; (d). Xisto argiloso
48
grãos sólidos resultantes da erosão e alteração de rochas, os sedimentos de origem
química resultam de materiais que são transportados em solução até lagos e
mares. Estes materiais não permanecem em solução na água indefinidamente e
acabam por sofrer uma precipitação depositando-se em sedimentos. Esta
precipitação pode ter uma origem inorgânica mas também pode ser o resultado de
processos orgânicos. Um exemplo de um depósito resultante de uma acção
inorgânica é o sal após a evaporação da água marinha originando posteriormente o
sal-gema (por exemplo). A acumulação de conchas, por vezes microscópicas, de
animais é um exemplo de origem orgânica de sedimentos.
O calcário é a rocha sedimentar química mais comum. É composta essencialmente
pelo mineral calcite e pode ser formada por processos tanto inorgânicos como
orgânicos, sendo estes últimos os mais comuns. A origem orgânica da maior parte
dos calcários pode não ser tão evidente porque a maior parte das conchas sofre
processos consideráveis de transformação antes de se constituírem em rochas.
Rochas metamórficas
Grandes áreas de rochas metamórficas estão expostas em todos os continentes em
regiões relativamente planas conhecidas por escudos. Outras formações de rochas
metamórficas constituem uma parte importante de muitas cadeias de montanhas.
Mesmo o interior estável continental, geralmente coberto por rochas
sedimentares, tem como base rochas metamórficas. Em todas estas formações as
rochas metamórficas apresentam-se geralmente muito deformadas e com
penetração de grandes massas ígneas (exemplo dos batólitos, principal formação
dos granitos). De facto, partes significativas da crusta terrestre são compostas por
rochas metamórficas associadas com rochas ígneas.
O metamorfismo (mudança de forma) constitui a transformação de uma rocha
preexistente, que pode ser ígnea, sedimentar ou mesmo metamórfica (Figura 2.2).
Os agentes de transformação ou de metamorfismo incluem o calor, pressão e
fluidos quimicamente activos, que produzem modificações de textura e
composição mineral. O metamorfismo pode ocorrer com um grau de baixa
intensidade fazendo com que por vezes seja difícil distinguir a rocha original da
final. Noutros casos a transformação é tão intensa que não é possível identificar a
rocha de origem. No metamorfismo de grau elevado, características estruturais tais
como planos de estratificação, fósseis e espaços vazios vesiculares, que poderiam
existir na rocha original são completamente destruídas.
Quando as rochas são submetidas a
acções intensas de calor e pressão
direccionalcomportam-se de modo
plástico donde resultam dobras
por vezes de aspecto intrincado
(Figura 2.9). É importante referir
que durante os processos de
metamorfismo de grau elevado a
rocha mantém-se sempre no
estado sólido porque uma vez
atingida a fusão desta entra-se num
processo de natureza ígnea.
O processo de metamorfismo
inicia-se quando uma rocha é
Maciço de rochas metamórficas deformadas
49
submetida a condições diferentes daquelas em que se formou originalmente. A
rocha começa então a sofrer transformações até atingir um estado de equilíbrio
com o novo ambiente. Estas modificações ocorrem a profundidades a partir de
alguns quilómetros até próximo da fronteira entre a crusta e o manto. A formação
de rochas metamórficas ocorre em zonas completamente inacessíveis ao contrário
de muitas rochas sedimentares e algumas ígneas, donde resulta o seu estudo ser
mais difícil.
O metamorfismo pode ser de três tipos: o metamorfismo regional ocorre na
formação de cadeias de montanhas quando grandes quantidades de rochas são
submetidas a tensões de elevada intensidade e altas temperaturas associadas com
os grandes níveis de deformação; o metamorfismo de contacto sucede quando a
rocha fica perto ou em contacto com uma massa de magma, onde as altas
temperaturas são a causa primária das transformações das rochas encaixantes;
finalmente o metamorfismo dinâmico ou cataclástico ocorre quando a rocha é
submetida pressões muito elevadas e bruscas como por exemplo em zonas de
falhas.
Agentes de Metamorfismo
O agente de metamorfismo mais importante é, talvez, o calor. As rochas que se
formam perto da superfície são submetidas a calor intenso quando uma massa de
rocha derretida as atravessa num movimento ascendente. Também pode ocorrer a
situação de determinadas rochas formadas num ambiente superficial sejam
obrigadas a localizar-se posteriormente a profundidades muito maiores onde as
temperaturas são substancialmente superiores. Alguns minerais, tais como os
argilosos, tornam-se instáveis quando estão enterrados a temperaturas de alguns
quilómetros começando a recristalizar-se dando origem a novos minerais. Os
minerais componentes das rochas ígneas são estáveis a temperaturas e pressões
relativamente altas sendo, por isso, necessárias profundidades superiores a 20 km
ou mais para que o metamorfismo possa ocorrer.
A pressão, tal como a temperatura, também aumenta com a profundidade. Todas
as rochas enterradas são submetidas à acção do peso das camadas superiores. As
formações rochosas também são submetidas a pressões resultantes dos processos
de formação das cadeias montanhosas. Neste caso a pressão é direccional fazendo
com que a estrutura da rocha adquira formas características visíveis, como por
exemplo nos planos de xistosidade dos gnaisses e das ardósias.
A água contendo iões em solução é o fluido quimicamente activo mais comum que
tem influência no metamorfismo. As rochas contêm geralmente água nos espaços
porosos e esta
funciona como
catalisador na
migração dos
iões. Em certas
circunstâncias os
minerais podem
recristalizar em
configurações
mais estáveis e,
noutros casos, a
troca de iões
entre minerais
50
através da água pode resultar na formação de minerais completamente novos.
Modificação de textura e composição mineralógica
O grau de metamorfismo é reflectido na composição mineralógica da rocha e na
sua textura (Tabela da pagina 49). Quando as rochas são submetidas a
metamorfismo de baixo grau tornam-se mais compactas, logo mais densas.
Debaixo das pressões de metamorfismo, alguns grãos de minerais são reorientados
e realinhados perpendicularmente à direcção das tensões actuantes (Figura
abaixo). No entanto, nem todas as rochas metamórficas que sofreram a acção de
pressões orientadas têm uma estrutura foliada. Nestas rochas a pressão tem uma
acção muito limitada como agente de metamorfismo. Por exemplo, quando um
calcário de grão fino sofre um metamorfismo, os pequenos cristais de calcite
combinam-se para formar cristais imbricados relativamente grandes. A rocha
resultante tem uma aparência similar a uma rocha ígnea de grão grosso. Este
equivalente metamórfico do calcário é chamado mármore.
Em resumo, os processos metamórficos provocam muitas modificações nas rochas,
incluindo aumento da densidade, crescimento de cristais grandes, reorientação dos
grãos minerais podendo resultar numa aparência de bandas conhecida como
foliação ou xistosidade.
A foliação é uma propriedade que as rochas apresentam que se manifesta pela
facilidade de se fracturarem segundo planos mais ou menos paralelos. Esta
propriedade resulta, em muitos casos, de um alinhamento de minerais que
possuem uma clivagem predominante segundo uma dada direcção.
Xistosidade é um tipo de foliação. Neste caso esta é originada pela presença de
grande quantidade de micas que estão orientadas na rocha.
Lineação é uma propriedade das rochas apresentarem linhas ou traços que
resultam do alinhamento de minerais prismáticos (em muitos casos).
Origem da estrutura foliada do gneisse
51
Modulo II - Conceitos fundamentais do processamento mineral
Processamento mineral
É conjunto de operações aplicado aos minerais com o objectivo de modificar as características
físicas e/ou químicas destes bens (minerais) para que possam ser utilizados pela sociedade.
Princípio fundamental para o tratamento de minério (processamento minetal)
É a regra (lei) Básica (essencial) para processar os minerais e isso implica que violação dessa
lei impossibilita o processamento do mesmo.
1- Liberação das fases constituintes de minério
Para a tal liberação (libertação) temos de Fragmentar (cominuir) o minério.
2- A separação dos minerais
A concentração de minérios ocorre quando é preciso separar os minerais de interesse dos que
não o são.
Mineral
É uma substância sólida, natural, inorgânica, que possui composição química definida e
arranjo atômico ordenado. Ex.: Quartzo (SiO2), Hematita (Fe2O3), etc.
É importante esclarecer que o carvão mineral encontrado na crosta terrestre não é um
mineral (apesar da denominação carvão mineral), pois essa substância é de origem orgânica.
Da mesma forma, os rubis sintéticos não se enquadram no conceito pelo fato de serem
produtos artificiais.
Mineral-minério
É a espécie mineral da qual se pode extrair, economicamente, uma ou mais substâncias
úteis, sejam metais, elementos ou compostos químicos.
Ex.: Blenda ou esfalerita: (ZnS) - da qual se extrai economicamente zinco; Hematita:
(Fe2O3) - da qual se extrai economicamente o ferro; Galena: (PbS) - da qual se extrai
economicamente o chumbo; Apatita: (PO4)3Ca5F - da qual se extrai economicamente o
P2O5.
Ganga
São os minerais inúteis ou de valor secundário, que ocorrem associados ao mineral-minério.
As gangas podem ser metálicas ou não metálicas. Considerando a associação mineral: ouro,
pirita e quartzo. Para fixação dos conceitos, tem-se:
Ouro: mineral-minério (elemento nativo); Pirita: ganga metálica (FeS2); Quartzo: ganga
não metálica (SiO2).
Minério
É a associação de mineral-minério e ganga, da qual podemos extrair economicamente, pelos
processos tecnológicos atuais, uma ou mais de uma substância útil, sejam metais (minérios
metálicos), sejam elementos ou compostos químicos (minérios não metálicos ou minérios
químicos). Viu-se que o conceito de minério é bastante amplo, dependendo da técnica, lugar
e fator econômico.
A evolução da tecnologia pode levar uma associação mineral a ser considerada minério,
embora antes não o fosse.
Existe até uma célebre frase americana que diz: "O minério não existe, o homem é quem o
faz". Evidentemente, criando condições tecnológicas e econômicas para isso.
Mineral industrial
É o mineral utilizado tal como se encontra na natureza (não se extrai do mesmo nenhuma
substância útil).
52
Ex.: Quartzo (utilizado na indústria ótica e eletrônica);
Topázio(utilizado como gema);
Asbesto (utilizado como isolante térmico).
Alimentação
É a quantidade de material que uma usina ou um determinado aparelho recebe para tratar.
Granulometria
Antes de entrar propriamente no desenvolvimento desse assunto, será necessário entender o
que é grão e partícula na visão de processamento mineral.
Grão: corresponde à espécie mineral da forma como ocorre naturalmente em uma
associação mineral.
Partícula: é cada um dos fragmentos que se obtém quando se submete uma
associação mineral à fragmentação.
Para fixação de conceitos, considera-se uma associação mineral
constituída de duas espécies minerais, A e B, ocorrendo naturalmente, da
seguinte forma:
Submetendo-se essa associação mineral à fragmentação e supondo-se
apenas um plano de fratura, teremos:
Conceito de granulometria
Etimologicamente significa medida dos grãos;
Na prática é o conhecimento da distribuição de tamanho das partículas
Processo
É cada uma das etapas que promovem mudanças das propriedades do sistema; Os processos
podem ser classificados em batelada, contínuos ou semi-contínuos.
Processos em batelada
A alimentação é introduzida no sistema de uma só vez, no início do processo e retirados algum
tempo depois. Exemplo: Adição instantânea de reagentes em um tanque e remoção dos
produtos e reagentes não consumidos algum tempo depois, quando o sistema atingiu o
equilíbrio. Panela de pressão; Cozimento de pão; Preparação de uma vitamina em um
liquidificador.
Processos contínuos
A alimentação e os produtos fluem continuamente enquanto dura o processo. Há contínua
passagem de matéria através das fronteiras do sistema. Exemplo: Bombeamento de uma
53
mistura de líquidos a uma vazão constante em um tanque e retirada dos produtos a mesma vazão
constante. Evaporador (processo industrial) de suco de laranja.
SISTEMA
É definido como um espaço selecionado da natureza, que pode ser sujeito a definição e à
apreciação de propriedades físicas, químicas, bioquímicas e/ou biológicas.
SISTEMA ABERTO
É o sistema que permite o fluxo de matéria através da fronteira do sistema. Esta é uma
característica de processos em regime permanente (processos contínuos). Este é o tipo de
sistema que nos interessa em PM, pois os equipamentos usados são sistemas abertos!
SISTEMA FECHADO
Neste tipo de sistema não há transferência de massa através da fronteira do sistema no
intervalo de tempo de interesse (a massa é fixa dentro do sistema).
Balanço de massas
O balanço de massas ou balanço material baseia-se no princípio de conservação de massa ou
LEI DE LAVOISIER .
Finalidades do balanço
• Dimensionamento dos equipamentos;
• Controle de processo na produção;
• Otimização dos processos;
• Medição de resultados;
• Medição da produção
Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) propôs a chamada Lei de Lavoisier, que diz que:
“A massa não pode ser criada nem destruída, porém, pode ser transformada”
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A = C + E
Aa = Cc + Ee
A = massa da alimentação;
C = massa do concentrado;
E = massa do rejeito;
a = teor de uma espécie i na
alimentação;
c = teor de uma espécie i no
concentrado;
e = teor de uma espécie i no rejeito;
processos contínuos.
Este é o tipo de balanço que mais nos interessa em PM pois os equipamentos usados são de
operação contínua.
Teor
Massa de um elemento ou substancia pura, referido a massa em consideração.
Polpa - É a junção de líquido e solido. Ex: H2O + Areia = polpa
Lama - Particulas solidas que não se consegue separar devido a sua granulometria muito
pequena.
Processo a húmido - Quando adicionamos H2O no mineria a separar
Processo a seco - Quando não se adiciona H2O no minério a separar
Concentraçao (separaçao)
Acumulo de substancia de mesmas características numa parte e com outras características na
outra parte
Operações unitária - São sequências de operações de processamento do minério
Tipos de operações unitárias
Operações de cominuição, Operações de concentração, Operações auxiliares
O ultimo consiste em transporte, estocagem e tudo aquilo que não tem nada a ver cominuição e
concentração
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Fluxograma
É uma representação esquemática que indica a seqüência das operações a que se submete o
minério ou associação mineral na usina, bem como os aparelhos utilizados.
O fluxograma pode ser qualitativo (simplificado) ou quantitativo (detalhado).
Fluxograma qualitativo (simplificado): quando o fluxograma representa a seqüência das
operações e os aparelhos, sem especificação do número, bem como da capacidade desses.
Ex.:
Fluxograma quantitativo (detalhado): quando, além da seqüência das operações e dos
aparelhos, há referência à capacidade e número desses, bem como outros detalhes.
Representação esquemática de um fluxograma quantitativo (detalhado)
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Circuito
É o caminho seguido pelo material dentro da usina. Pode ser aberto ou fechado.
Circuito Aberto: quando o material não é retratado, isto é, quando o material não sofre
repetição de tratamento. Esse circuito é usado quando não há necessidade de um controle
rigoroso da faixa granulo métrica do produto.
Circuito fechado: quando apenas parte do material sofre repetição de tratamento, ou seja,
recircula. O material que recircula é denominado carga circulante. Esse circuito é usado
quando há um controle rigoroso da faixa granulo métrica do produto.
B – alimentação do britador
NA – nova alimentação
OS – oversize
US – undersize
CC – carga circulante
Justificativas econômicas do beneficiamento
A finalidade primordial do beneficiamento (processamento) é a obtenção do lucro através
de:
Economia com transporte (frete): com a eliminação dos produtos menos valiosos ou
indesejáveis, transporta-se somente aquele de maior valor.
Redução das despesas metalúrgicas: grande parte das impurezas são eliminadas pelo
beneficiamento, havendo pois, uma economia de combustível, de fundentes, de
energia elétrica, etc., na obtenção do metal.
Menores perdas de mineral de interesse na rejeito nas escórias: na produção do
mineral de interesse, há a produção de Rejeito (produto constituído de impurezas
eliminadas pela metalurgia). Essa Rejeito sempre possui uma certa porcentagem de
mineral de interesse. Evidentemente, se há menos impurezas a eliminar, há um
menor volume de Rejeito no processamento metalúrgico e, portanto, menor perda
de metal.
Usina (planta ou engenho)
É qualquer instalação que se destina ao beneficiamento (processamento). Em outras
palavras, é a instalação que se destina ao beneficiamento (processamento) dos minerais.