Unidade 4 - Mineralogia

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GEOLOGIA DE ENGENHARIA
(4) Mineralogia
Docente: Tatiane Oliveira Failache
Curso: Engenharia Civil
SUMÁRIO
4) Mineralogia
4.1 – Introdução
4.2 – O que é um mineral
4.3 – A estrutura atômica dos minerais
4.4 - Quando se formam os minerais
4.5 – Minerais formadores de rochas
4.6 – Propriedades físicas dos minerais
4.7 – Minerais que você deveria conhecer
Exercícios
Bibliografia
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4) Mineralogia
4.1 – Introdução
Mineralogia: ramo da geologia que estuda a composição,
estrutura, aparência, estabilidade, tipos de ocorrência e
associação de minerais.
Minerais: constituintes básicos das rochas
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4) Mineralogia
4.1 – Introdução
Poucos tipos de rochas, como os calcários, contêm
apenas um mineral, no caso a calcita.
Outros tipos, como o granito, são constituídos de vários
minerais diferentes.
Para classificar as rochas e entender como se formaram
devemos reconhecer os minerais.
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4) Mineralogia
4.1 – Introdução
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4) Mineralogia
4.1 – Introdução
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O granito e seus minerais
4) Mineralogia
4.2 – O que é um mineral
Definição dos geólogos: substância de ocorrência natural,
sólida, cristalina, geralmente inorgânica com uma
composição química específica.
Os minerais são homogêneos;
Não podem ser divididos.
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4) Mineralogia
4.2 – O que é um mineral
Desmembrando a definição:
• De ocorrência natural: deve ser encontrada na
natureza; diamantes retirados das minas da África do
sul são minerais; os exemplos sintéticos produzidos em
laboratórios não são considerados minerais, nem os
milhares de produtos inventados pelos químicos
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4.2 – O que é um mineral
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Diamante natural encontrado 
na África do Sul
Diamante 
sintético
4) Mineralogia
4.2 – O que é um mineral
O diamante é o mineral mais duro na escala de Mohs e
além da finalidade estética apresenta diversas aplicações
como microeletrônica, próteses ósseas, ferramentas de
corte e perfuração, células solares.
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4) Mineralogia
4.2 – O que é um mineral
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Diamante antes de lapidar (talhar) e depois de lapidado.
4) Mineralogia
4.2 – O que é um mineral
Desmembrando a definição:
• Substância sólida cristalina: minerais não podem ser
líquidos ou gasosos; cristalino quer dizer que os
átomos que os compõe tem um arranjo tridimensional
ordenado repetitivo, os materiais que não tem essa
organização são denominados vítreos ou amorfos
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4.2 – O que é um mineral
Desmembrando a definição:
• Substância sólida cristalina: os vidros de janela são
amorfos como também alguns vidros naturais
formados durante as erupções vulcânicas
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4.2 – O que é um mineral
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4.2 – O que é um mineral
Desmembrando a definição:
• Geralmente inorgânico: exclui os materiais orgânicos,
formados por carbono orgânico, que formam os corpos
de plantas e animais
A vegetação em decomposição pode ser transformada
em carvão que é feito de carbono orgânico, porém o
carvão não é tradicionalmente considerado um mineral.
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4.2 – O que é um mineral
Desmembrando a definição:
Muitos minerais são secretados por organismos, sendo
um deles a calcita, que forma as conchas de ostras e de
muitos outros organismos e contem carbono inorgânico.
A calcita dessas conchas, que constitui a parte principal
de muitos calcários, satisfaz a definição de mineral, por
ser inorgânica e cristalina
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4.2 – O que é um mineral
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4.2 – O que é um mineral
Desmembrando a definição:
• Com uma composição química específica: o que torna
cada mineral único é a sua composição química e a
forma como estão dispostos os átomos na sua
estrutura interna. A composição química de um
mineral, dentro de limites definidos, pode ser fixa ou
variável.
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4.2 – O que é um mineral
Desmembrando a definição:
O quartzo tem uma proporção fixa de dois átomos de
oxigênio para um de silício que nunca muda.
A olivina tem uma proporção fixa de ferro, magnésio e
silício, embora o número de átomos de ferro e magnésio
variem, a proporção entre a soma dos mesmo e o total
de átomos de silício sempre permanece constante
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4.3 – A estrutura atômica dos minerais
Formação dos minerais
Os minerais formam-se pelo processo de cristalização,
que é o crescimento de um sólido a partir de um gás ou
líquido cujos átomos constituintes agrupam-se segundo
proporções químicas e arranjos cristalinos adequados
(tridimensional)
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4.3 – A estrutura atômica dos minerais
Formação dos minerais
Como exemplo temos as ligações de átomos de carbono
do diamante, que é um mineral constituído por ligações
covalentes;
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Relembrando...
Ligação iônica: ocorre entre cátions e ânions
Ligação covalente: ocorre por compartilhamento de elétrons
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4.3 – A estrutura atômica dos minerais
Formação dos minerais
Esses átomos juntam-se em tetraedros cada qual ligado a
outros constituindo uma estrutura tridimensional regular
a partir de um grande número de átomos. A medida que
o cristal cresce estende sua estrutura tetraédrica em
todas as direções.
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4.3 – A estrutura atômica dos minerais
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4.3 – A estrutura atômica dos minerais
Formação dos minerais
Outro exemplo é a formação da halita (cloreto de sódio),
formado por ligação entre os íons sódio e cloreto.
Nesse mineral cada íon de um elemento é circundado por
seis íons de outro, formando uma espécie de estrutura
cúbica que se estendem em três direções.
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4.3 – A estrutura atômica dos minerais
Formação dos minerais
O tamanho relativo dos íons sódio e cloreto permite que
eles se encaixem em um arranjo precisamente ajustado.
Nos minerais mais comuns a maioria dos cátions é
pequena e dos ânions é grande.
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4.3 – A estrutura atômica dos minerais
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4.3 – A estrutura atômica dos minerais
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4.3 – A estrutura atômica dos minerais
Os cátions com tamanhos e cargas semelhantes tendem a
substituir-se mutuamente e formar compostos de mesma
estrutura cristalina mas com composições químicas
diferentes. A substituição catiônica é comum em minerais
contendo o íon silicato (𝑆𝑖𝑂4
4−), esse processo pode ser
ilustrado pela olivina com os íons 𝐹𝑒2+ 𝑒 𝑀𝑔2+.
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4.3 – A estrutura atômica dos minerais
Temos então três tipos de olivina:
• Puramente magnesiana: 𝑀𝑔2𝑆𝑖𝑂4
• Puramente férrica: 𝐹𝑒2𝑆𝑖𝑂4
• Contendo ferro e magnésio: (𝑀𝑔, 𝐹𝑒)2𝑆𝑖𝑂4
O nº de cátions de Fe e Mg pode variar, mas a proporção
combinada não muda em relação ao 𝑆𝑖𝑂4
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4) Mineralogia4.3 – A estrutura atômica dos minerais
Em muitos minerais silicáticos, o alumínio (Al) substitui o
silício (Si), visto que seus íons são bem similares em
tamanho.
A diferença de carga entre alumínio (3+) e silício (4+) é
então compensada pelo aumento no número de cátions.
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4.3 – A estrutura atômica dos minerais
A cristalização começa com a formação de cristais
microscópicos individuais, que são arranjos
tridimensionais ordenados de átomos, nos quais o
arranjo básico repete-se em todas as direções. Os limites
dos cristais são superfícies planas chamadas de faces
cristalinas, e essas são a expressão externa da estrutura
atômica interna.
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4.3 – A estrutura atômica dos minerais
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4.3 – A estrutura atômica dos minerais
Os grandes cristais com faces bem definidas formam-se
quando o crescimento é lento e estável e quando há
espaço adequado para permitir o crescimento sem
interferência de outros cristais próximos. Por essa razão a
maioria dos grandes cristais forma-se em espaços abertos
nas rochas, tais como fraturas e cavidades.
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4.3 – A estrutura atômica dos minerais
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4.3 – A estrutura atômica dos minerais
Entretanto comumente os espaços entre os cristais
encontram-se preenchidos ou então a cristalização ocorre
de forma rápida, sendo então que os cristais crescem uns
sobre os outros e aglutinarem para se tornar uma massa
sólida de partículas cristalinas chamadas de grãos. Nesse
caso poucos ou nenhum grão terão faces cristalinas.
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4.3 – A estrutura atômica dos minerais
Cristais suficientemente grandes para serem vistos a olho
nu são raros.
Diferentemente dos minerais cristalinos, as matérias
vítreas se solidificam tão rapidamente que não tem
qualquer ordem interna, o mais comum dos vidros é o
vidro vulcânico.
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4.3 – A estrutura atômica dos minerais
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Obsidiana, vidro vulcânico
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4.4 – Quando se formam os minerais
Uma das maneiras de se começar uma cristalização é
diminuir a temperatura de um líquido abaixo do seu
ponto de fusão. Sendo assim o magma cristaliza minerais
a medida que se resfria.
É o que ocorre com os cristais de silicatos como olivina e
feldspato.
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4.4 – Quando se formam os minerais
Outra forma é por meio da evaporação dos líquidos de
uma solução. O líquido vai evaporando até que a solução
fica saturada, a partir daí começa a precipitar sob a forma
de cristais.
É o que acontece com a halita.
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4) Mineralogia
4.4 – Quando se formam os minerais
Polimorfismo:
Estruturas alternativas de um único composto químico
causado por diferenças de temperatura e pressão na
formação.
Diamante e grafita (utilizada na fabricação de lápis) são
dois minerais polimorfos, ou seja, estruturas alternativas
de um único composto químico (carbono).
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4.4 – Quando se formam os minerais
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Diferenças entre grafita (2,1 g/cm³) e diamante (3,5 g/cm³) 
4) Mineralogia
4.5 – Minerais formadores de rochas
Os minerais são classificados em grupos de acordo com
sua composição química.
Alguns minerais como o cobre ocorrem naturalmente
como elementos puros e são classificados como
elementos nativos.
A maioria dos demais é classificada conforme seu ânion.
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4.5 – Minerais formadores de rochas
Embora se conheçam milhares de minerais, os geólogos
comumente se deparam com pouco mais de 30 minerais
diferentes, sendo esses os mais presentes nas rochas e
então denominados “minerais formadores de rochas”.
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4.5 – Minerais formadores de rochas
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Classe Ânions
definidores
Exemplo
Silicatos 𝑆𝑖𝑂4
4− Olivina (𝑀𝑔, 𝐹𝑒)2𝑆𝑖𝑂4
Carbonatos 𝐶𝑂3
2− Calcita 𝐶𝑎𝐶𝑂3
Óxidos 𝑂2− Hematita 𝐹𝑒2𝑂3
Sulfetos 𝑆2− Pirita 𝐹𝑒𝑆2
Sulfatos 𝑆𝑂4
2− Anidrita 𝐶𝑎𝑆𝑂4
4) Mineralogia
4.6 – Propriedades físicas dos minerais
Os geólogos usam seus conhecimentos sobre a
composição e a estrutura dos minerais para entender as
origens das rochas.
Para tal é necessário identificar os minerais o que é feito
por meio da avaliação das propriedades físicas e
químicas.
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4.6 – Propriedades físicas dos minerais
1) Teste com ácido clorídrico
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Se a o ácido efervescer,
indica o escape de
dióxido de carbono
(𝐶𝑂2), provavelmente o
mineral é calcita
(𝐶𝑎𝐶𝑂3)
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4.6 – Propriedades físicas dos minerais
2) Dureza
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4.6 – Propriedades físicas dos minerais
3) Clivagem
Tendência que um cristal apresenta de partir-se segundo
superfícies planares.
A perfeição dessas superfícies varia inversamente com a
força das ligações: fortes ligações clivagens imperfeitas,
fracas ligações clivagens perfeitas
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4.6 – Propriedades físicas dos minerais
3) Clivagem
Muscovita: possui estrutura planar, quebra-se ao longo
de superfícies planas, paralelas e lustrosas em folhas
transparentes com menos de 1 mm de espessura;
apresenta apenas um plano de clivagem
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4.6 – Propriedades físicas dos minerais
3) Clivagem
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4.6 – Propriedades físicas dos minerais
3) Clivagem
Calcita: possui três planos de clivagem, o que dá a elas
uma aparência romboidal (cubo torto)
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4.6 – Propriedades físicas dos minerais
3) Clivagem
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4.6 – Propriedades físicas dos minerais
4) Fratura
Tendência que os cristais tem de quebrar-se ao longo de
superfícies irregulares ao invés de utilizarem planos de
clivagem.
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4.6 – Propriedades físicas dos minerais
4) Fratura
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Fratura conchoidal
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4.6 – Propriedades físicas dos minerais
4) Fratura
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Fratura fibrosa
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4.6 – Propriedades físicas dos minerais
5) Brilho
Modo como a superfície de cada mineral reflete a luz
É controlado pelos tipos de átomos presentes e suas
ligações
Os cristais iônicos tendem a ser mais vítreos, os
covalentes mais variáveis.
Brilho metálico ocorre mais nos metais puros
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4.6 – Propriedades físicas dos minerais
5) Brilho
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4.6 – Propriedades físicas dos minerais
6) Cor
Cor de um mineral é conferida pela luz refletida ou
transmitida seja através dos cristais ou através do traço
O traço é a cor do pó deixado quando ele é raspado sobre
uma superfície abrasiva, como porcelana não vitrificada
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4.6 – Propriedades físicas dos minerais
6) Cor
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A hematita pode ser preta,
vermelha ou marrom, mas
sempre deixaum traço
castanho-avermelhado
quando riscada numa placa
de porcelana
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4.6 – Propriedades físicas dos minerais
7) Densidade
Densidade: relação massa e volume expresso geralmente
por (g/cm³)
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4.6 – Propriedades físicas dos minerais
8) Hábito cristalino
Forma como seus cristais individuais ou agregados
crescem
Tem nomes relacionados as formas geométricas que
formam, como lâminas, placas e agulhas
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4.6 – Propriedades físicas dos minerais
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4) Mineralogia
4.7 – Minerais que vocês deveriam conhecer
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4.7 – Minerais que vocês deveriam conhecer
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4.7 – Minerais que vocês deveriam conhecer
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4.7 – Minerais que vocês deveriam conhecer
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4.7 – Minerais que vocês deveriam conhecer
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4) Mineralogia
4.7 – Minerais que vocês deveriam conhecer
Exercício (a título de conhecimento, não irá ser cobrado na prova)
Fazer um resumo com as principais características, ocorrências e
usos dos minerais mostrados no item 4.7 – Minerais que você
deveria conhecer.
Dica de fonte de pesquisa:
https://museuhe.com.br/minerais/
Ou digitar no google: “banco de dados Unesp Rio Claro” entrar em
minerais. Se não tiver todos buscar outras fontes.
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https://museuhe.com.br/minerais/
4) Mineralogia
Exercícios:
1) Explique em detalhes a definição de mineral
2) Como se dá a formação do mineral?
3) Como é o processo de cristalização? Explique em
detalhes.
4) O que é polimorfismo? Explique o caso do diamante e
grafita.
5) Quais os principais grupos de minerais formadores de
rochas?
6) Descreva os testes que podem ser feitos para
reconhecimento de minerais.
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4) Mineralogia
Referências:
PRESS, F.; SIEVER, R.; GROTZINGER, J.; JORDAN, T. H. Para
entender a terra. Porto Alegre: Bookman, 2006.
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