Mineralogia: Estudo dos Minerais

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Disciplina: Geologia
Aula 06: Minerologia
Apresentação
O estudo dos minerais constitui um ramo das Geociências denominado Mineralogia.
Se conseguirmos entender a importância dos minerais, consequentemente iremos
compreender a importância da Mineralogia em nosso cotidiano.
Os minerais estão presentes a nossa volta constantemente. É bem provável que haja
algum equipamento ou material ao seu redor ligado à indústria de processamento
mineral, isto é, à extração, ao selecionamento e tratamento dos bens minerais.
O computador ou dispositivo móvel que você está usando agora para ler este material
é, basicamente, uma mistura de bens minerais. Os circuitos e fios possuem cobre, o
processador possui ouro, além do silício utilizado nos semicondutores. Enfim, existem
inúmeros exemplos, que variam desde os pigmentos de tintas usados na pintura de
paredes até o cobre presente em qualquer equipamento eletrônico.
Não é de hoje que os minerais são de suma importância como também para as
civilizações antigas. São substâncias essenciais para a manutenção do cotidiano de
todas as sociedades, ao longo da história. O uso e a aplicação dos mesmos são
fundamentais para o avanço tecnológico, por isso a Mineralogia é tão importante para
nós.
Objetivos
Estabelecer conhecimento acerca das técnicas de análise mineralógica e
petrográfica dos minerais;
Identificar as propriedades dos minerais;
Reconhecer os sistemas cristalinos dos minerais.
A Mineralogia é a disciplina que estuda os minerais, sua estrutura interna,
composição química, propriedades físicas, formação, ocorrência e
classificação.
No total, atualmente, são reconhecidos 3500 minerais diferentes, mas essa
lista é atualizada todos os anos, com novos materiais. Essa lista aumenta,
muitas vezes, com o desenvolvimento de novas técnicas de análise, como a
microanálise e microssonda eletrônica. Da mesma maneira que a lista pode
aumentar, ela também pode diminuir, quando se descobre que antigos
minerais eram, na verdade, uma mistura ou associação de dois minerais já
existentes.
Minerais são entidades com composição química definida, cristalizados
naturalmente por meio de processos inorgânicos geológicos, seja na Terra ou
em corpos extraterrestres.
Cada mineral é único e suas características mais
importantes são suas propriedades cristalográficas e sua
composição química, levando em consideração o conteúdo
químico permitido pela substituição de átomos de um
elemento pelos de outro em uma dada estrutura.
Cada mineral, que tem o seu próprio nome característico, é uma espécie
mineral, e sempre que sua cristalização ocorrer dentro de condições normais,
ele desenvolverá forma geométrica característica, com faces, arestas e
vértices naturais.
Dentre todos os minerais existentes e conhecidos hoje, 20 deles são
responsáveis pela composição de cerca de 95% dos minerais existentes no
planeta. Como exemplo, pode-se citar os silicatos.
O valor econômico de muitos minerais não é devido aos elementos mais
abundantes em sua composição, mas sim por conterem um metal acessório
que seja valioso.

Exemplo
Por exemplo, o tório na monazita e a prata na tetraedrita. O
conhecimento do mecanismo de formação química desses minerais
acessórios pode ser de grande significação econômica.
Os minerais são muito importantes e consumidos diariamente em nossa
sociedade. Embora não muito percebido, os produtos de origem mineral estão
presentes em quase todas as etapas do dia a dia. Virtualmente tudo que
usamos tem conexão forte com os minerais.
Algumas vezes, utiliza-se minerais em sua forma natural, por exemplo, pelo
seu valor econômico. Pode-se citar os diamantes por sua beleza estética e
pela sua extrema dureza.
Em outras ocasiões, os minerais são transformados, para se aproveitar
componentes químicos de grande valor. Como por exemplo, a calcopirita
(CuFeS2), que contém 34% de cobre, material utilizado na indústria e no
mercado.
 Calcopirita | Fonte: https://goo.gl/pwnCh2
<https://goo.gl/pwnCh2>
https://goo.gl/pwnCh2
 Diamante bruto | Fonte:
https://goo.gl/eSwcB9
<https://goo.gl/eSwcB9>
Além do seu valor estético e econômico, os minerais guardam importante,
informações sobre a dinâmica geológica do planeta e sobre as condições nas
quais eles e as rochas foram formadas. O estudo dos minerais pode fornecer
informações importantes sobre as condições físico-químicas de regiões da
Terra que não são acessíveis à observação e mensuração direta, como, por
exemplo, as regiões localizadas no manto ou no núcleo.
A origem dos minerais
Um mineral se origina em função dos elementos químicos e das condições
físicas (temperatura e pressão) do seu ambiente de formação. Assim, minerais
do interior da Terra são diferentes dos minerais formados na superfície. Dessa
forma, pode-se até mesmo inferir sobre minerais presentes em corpos
extraterrestres a partir de amostras desses corpos.

Exemplo
Minerais da Lua, coletadas diretamente de sua superfície, de Marte e
alguns asteroides maiores, a partir de amostras de meteoritos caídos na
Terra.
https://goo.gl/eSwcB9
O ponto inicial da formação de um mineral pode ser uma solução, um material
em estado de fusão ou vapor.
A cristalização começa com a formação de um núcleo que funciona como uma
semente. A partir do núcleo, os materiais componentes vão aderindo e há
crescimento do cristal. O estado cristalino é conseguido quando a matéria
passa do estado físico amorfo para o cristalino, em um ambiente com
temperatura e pressão adequadas. Isto ocorre na cristalização de magma,
material rochoso fundido.
Pode também haver cristalização pela condensação de materiais rochosos em
estado de vapor, quando os cristais se formam diretamente do vapor sem
passar pelo estágio intermediário do estado líquido.

Exemplo
Como exemplo, pode-se citar a condensação de minerais a partir da
nebulosa solar, que foi um processo bastante importante durante a
formação dos planetas. Na Terra, é possível ver a formação de cristais de
enxofre a partir de fumaça de origem vulcânica.
Também há cristalização a partir de soluções aquosas, mesmo em baixas
temperaturas (1OO°C). Esse é um processo importante no processo de
formação de rochas sedimentares químicas. Na passagem de um estado
cristalino para outro, os materiais rochosos podem se tornar instáveis, por
alterações nas condições de pressão e/ou temperatura, recristalizando-se em
novas estruturas cristalinas, mesmo sem haver fusão do mineral inicial. Este
processo é importante na formação de alguns dos minerais das rochas
metamórficas.
Ciclo Geoquímico
A Geoquímica é a disciplina do conhecimento que engloba a abundância dos
elementos químicos da Terra, sua distribuição e as leis que a governam. O
ciclo geoquímico, por sua vez, trata da migração dos elementos desde a
superfície da Terra até as camadas mais internas.
O material original é considerado o magma, formado pela mistura de silicatos,
óxidos e compostos voláteis. O magma ocupa espaços definidos e
individualizados (câmara magmática), onde pode haver Cristalização
magmática .
Por meio do processo de intemperismo dos minerais primários, há formação
de minerais secundários e também sedimentos. Quando ocorre processo de
diagênese entre ambos, formam-se as rochas sedimentares. Essas podem dar
origem a rochas metamórficas, por ação de pressão e temperaturas
suficientes. Caso haja muita pressão e temperatura, pode-se ocorrer
processos ultrametamórficos, e as rochas tornam-se ígneas.
Técnicas de análise mineralógica e
petrográfica
A identificação mineralógica pode consistir tanto da análise visual simples,
como procedimentos complexos, utilizando instrumentos, testes e métodos
rebuscados. Deve-se, assim, muitas vezes, recorrer a técnicas analíticas
especiais para identificar os minerais e as rochas.
As principais técnicas são:
 Técnicas analíticas especiais para identificar os
minerais e as rochas. | Fonte: Adaptado de:
https://goo.gl/18f53z
<https://goo.gl/18f53z>
1
file:///D:/producao_online/graduacao/2018.2/Geologia__GON945/aula6.html
https://goo.gl/18f53zA - Difratometria de raios X (DRX)
Processo no qual o mineral é atingido por feixes colimados de raios X.
Quando há difração desse raio, ela é detectada e convertida em
informações sobre o tipo de estrutura do mineral;
B - Microscópio eletrônico de varredura (MEV)
Equipamento que produz imagens de alta ampliação (até 300.000
vezes). As imagens têm um caráter virtual, pois ela é formada pela
transcodificação da energia emitida pelos elétrons provenientes do
aparelho;
C - Análise química
Por meio de soluções e reações químicas, separa-se sucessivamente os
minerais componentes, a fim de isolar o cátion ou o ânion de interesse,
tanto para comprovar sua existência ou quantificá-lo;
D - Ensaio de chama
Procedimento para detectar a presença de íons metálicos, baseado no
espectro de emissão de cada elemento;
E - Análise macroscópica
Por meio do uso de lupas de mão com aumento de 10X a 20X.
Propriedades dos Minerais
Os minerais possuem propriedades ligadas à composição química e estrutura
cristalina. Sua composição e estrutura podem ser definidas por métodos de
análises como os descritos na sessão anterior.
Uma vez definida a sua composição, a fórmula química pode ser calculada
pelo balanceamento do número de cátions e ânions.
A estrutura do cristal é descoberta, em geral, por métodos de observação
indireta, como a difratometria de raios X (DRX²).
Alguns atributos facilmente identificáveis por uma análise visual simples,
como cor, e por testes simples, como dureza, são diretamente ligadas à
estrutura do mineral. É possível, mesmo sem testes rebuscados, identificar
um mineral por meio desses atributos.
As características mais usadas na identificação dos minerais são:
 Cor;
 brilho;
 hábito (formato dos cristais);
 Dureza;
 Clivagem;
 Fratura;
 Densidade;
 magnetismo.
 Exemplo de identificação através do brilho:
Galena, à esquerda, de brilho metálico e fluorita, à
direita, de brilho não metálico.
Essas propriedades, dessas características, são apresentadas mais à frente.
Cristalografia estrutural e
morfologia dos cristais
Quase todas as substâncias sólidas, não somente os minerais, são cristalinas.
Um cristal consiste em um arranjo tridimensional e periódico de átomos, de
íons ou de moléculas. Os cristais são sólidos poliédricos, limitados por faces
planas, faces essas que exprimem características do arranjo interno dos
componentes estruturais.
Um retículo cristalino ou espacial é formado por um arranjo particular de
componentes estruturais. Planos situados em diferentes direções, através dos
pontos do retículo, são chamados de planos reticulares (faces do cristal).
Os cristais podem ser considerados corpos homogêneos, podendo ser:
Anisotrópicos
Significa que as propriedades físicas e químicas são diferentes em direções
diferentes.
Isotrópicos
Ocorre quando as propriedades são iguais em qualquer direção. 
 
As unidades da estrutura dos cristais são os átomos, os íons ou as moléculas
que têm um arranjo tridimensional exato e característico. Os intervalos entre
estas unidades estruturais são de ordem de 1 angstrom.
Veja a representação de uma célula unitária:
Posições dos átomos.
Arranjo atômico.
Átomos no interior da célula unitária.
Essa estrutura ordenada, formada pelos retículos dos cristais, nem sempre
significa que o cristal apresenta uma forma cristalina distinta e facilmente
reconhecível. São raros os cristais típicos facilmente reconhecíveis
exteriormente. Isso se dá apenas quando a substância cristalina reflete, em
seu exterior, sua estrutura interna.
Os cristais podem ser classificados, pela sua forma externa, como:
Idiomórficos
As faces externas são bem desenvolvidas e perfeitas.
Subédricos ou hipidiomórficos
Há desenvolvimento parcial das fases.
Anédricos ou xenomórficos
Não apresenta faces definidas.
Substância amorfa
Sem arranjo interno.
O retículo espacial e, consequentemente, o cristal são formados pela repetição
de uma unidade tridimensional muito pequena chamada célula unitária. Essas
células podem ser definidas como as menores unidades geométricas que se
repetem segundo algum tipo de padrão ou direção preferencial de crescimento
e desenvolvimento, dando origem assim ao cristal.
Sistemas Cristalinos
Todos os minerais possuem uma estrutura cristalina, ou seja, formam
estruturas sólidas chamadas de cristais. Além dos cristais com formas e
retículos, há minerais que constituem massas amorfas, ou seja, não possuem
um arranjo ordenado de átomos característico dos cristais.
Alguns minerais, pelo contrário, exibem cristais com todas as suas faces, bem
formados, chamados cristais euédricos. Como exemplo, pode-se citar
granadas, zeólitas e quartzos. Já outros minerais quase nunca são associados
a cristais euédricos, como a rodocrosita e o quartzo róseo.
 Cristais euédricos de quartzo | Fonte:
https://goo.gl/3sMTrQ
<https://goo.gl/3sMTrQ>
https://goo.gl/3sMTrQ
 Cristais não euédricos de rodocrosita | Fonte:
https://goo.gl/VWwNM3
<https://goo.gl/VWwNM3>
Os minerais possuem os eixos cristalográficos que são referências na
descrição da estrutura e simetria dos cristais. Medindo suas dimensões
relativas e os valores dos ângulos pode-se determinar a qual sistema
cristalino pertence o cristal.
Todos os cristais são classificados em seis sistemas cristalinos, em função de
suas características geométricas. Um sistema cristalino pode ser entendido
como composto pelo conjunto de cristais, cujos eixos cristalográficos são
iguais nas suas dimensões relativas, apresentando relações angulares gerais
constantes.
Um sistema cristalino significa a forma na qual os átomos dos elementos
químicos estão agrupados. Cada sistema cristalino é caracterizado por certo
número de elementos de simetria. Vejamos:
Cúbico
Ex.: Diamantes, Granada, Espinélio
https://goo.gl/VWwNM3
Tetragonal
Ex.: Zircão e Rutilo
Hexagonal
Ex.: Esmeralda, Água-Marinha, Apatita e Morganita
Trigonal
Ex.: Rubi, Safira, Turmalinas e Quartzos
Ortorrômbico
Ex.: Topázio, Tanzanita, Lolita, Alexandrita
Monoclínico
Ex.: Kunzita, Malaquita, Pedra da Lua
Triclínico
Ex.: Turqueza, Rodonita, Labradorita
01
Sistema cúbico: formas em cubo. Os três eixos são iguais e perpendiculares
entre si.
02
Sistema tetragonal: prisma reto com sua base quadrada. Os eixos
cristalográficos são perpendiculares; os dois horizontais são de comprimento
igual e o vertical é mais curto ou mais longo que os outros.
03
Sistema hexagonal: formado por um prisma reto de base hexagonal regular.
São quatro eixos cristalográficos: três horizontais iguais, em ângulos de 120o,
e o quarto de comprimento diferente e perpendicular ao plano dos outros três.
Associado ao hexagonal, há o sistema trigonal, apresentando uma diferença
na simetria do eixo vertical, que faz um giro completo do cristal. A mesma
imagem repete-se três vezes.
04
Sistema Trigonal: Sistema com três eixos cristalográficos de igual
comprimento e horizontais, os quais formam ângulos de 120° entre si, e um
eixo vertical perpendicular aos demais, diferente deles no
comprimento.A única diferença entre esse sistema e o hexagonal é a simetria
do eixo vertical, que aqui é ternária, ou seja, num giro completo do cristal a
mesma imagem repete-se três vezes. Devido a essa semelhança entre os dois
sistemas, alguns autores consideram o sistema trigonal uma subdivisão do
sistema hexagonal. Pertencem ao sistema trigonal 10,1% das espécies
minerais conhecidas, entre elas o quartzo, o coríndon e as turmalinas.
05
Sistema ortorrômbico: prisma reto de base retangular ou losangular. Os
eixos cristalográficos são perpendiculares entre si, mas possuem
comprimentos diferentes.
06
Sistema monoclínico: prisma oblíquo de base retangular ou losangular. Os
eixos cristalográficos são três, todos desiguais entre si, e dois desses estão
inclinados entre si formando um ângulo oblíquo, sendo o terceiro
perpendicular ao plano dos outros dois.
07
Sistema triclínico: prisma oblíquo de base paralelogrâmica possuindo três
eixos cristalográficos desiguais,formando ângulos oblíquos.
Classificação Química dos Minerais
A composição química é a base para a classificação moderna dos minerais. Os
minerais são divididos em classes em função do seu ânion ou grupo aniônico.
Porém, deve-se ressaltar que, na natureza, os minerais cristalizam-se a partir
de soluções de composição complexa, e assim, há muita substituição de um
íon por outro.
Assim, praticamente, todos os minerais apresentam variação na sua
composição química, em função de sua localidade de procedência e entre uma
e outra espécie.

Saiba mais
Antes de continuar seus estudos, saiba como são classificados os
minerais <galeria/aula6/anexo/classificacao_dos_minerais.pdf>
, segundo Teixeira (2009).
Propriedades dos Minerais
Os processos geológicos estão dependentes das propriedades dos minerais,
consequentemente, o conhecimento básico dos materiais constituintes da
superfície da Terra é essencial para a compreensão dessa ciência.
Na identificação dos minerais, recorre-se a um conjunto de propriedades
químicas e físicas ligadas as suas composições e as suas estruturas,
disposição e forma.
Propriedades Físicas
São determinadas pela composição química e estrutura cristalográfica. Sendo
elas:
Hábito
file:///D:/producao_online/graduacao/2018.2/Geologia__GON945/galeria/aula6/anexo/classificacao_dos_minerais.pdf
É a forma ou o conjunto de formas externas de um mineral. Os planos
externos de um cristal refletem exatamente a organização interna dos
átomos e podem ser diferenciadas de diversas formas. Tipos: acicular,
laminar, colunar, fibroso, botroidal, tabular, micáceo etc.
Clivagem
É a tendência de um mineral se quebrar ao longo de planos preferenciais.
A clivagem pode ser perfeita ou boa, quando se dá em 2 ou 3 direções;
moderada, irregular etc. quando se dá em mais planos. Tais planos são
controlados pela estrutura cristalina e pelas ligações químicas. Ex.: micas
uma direção e K-feldspato duas direções.
Fratura
É a forma como um dado mineral quebra. Os principais tipos de fraturas
são a conchoidal (quartzo), plana e irregular.
Dureza
Resistência relativa que um mineral oferece quando ele é riscado por
outro mineral ou por um objeto qualquer. Está associada à estrutura
cristalina e ao arranjo dos átomos (ligações). A dureza de um mineral é
uma propriedade importante e pode ser avaliada de acordo com a Escala
de Dureza de Mohs (relativa). (Tabela).
Tenacidade
Resistência do mineral à deformação. A tenacidade pode ser descrita
como: quebradiça, maleável, dúctil, flexível etc.
Magnetismo
É a propriedade de alguns minerais de serem magnéticos. Ex.: magnetita
e pirrotita.
Densidade ou peso específico
É o peso de um mineral comparado com o peso do mesmo volume de
água (adimensional). Minerais com átomos agrupados de maneira muito
densa costumam ser mais pesados, enquanto aqueles com menor
densidade de átomos, mais leves. Quartzo D = 2,65, calcita D =2,75,
magnetita D = 5,2.
Dureza de
MOHS
Dureza
Absoluta
Mineral Comentários
1 1 Talco Pode ser riscada com a unha
2 2 Gipsita Pode ser riscada com a unha
3 9 Calcita Pode ser riscada com uma moeda de cobra
4 21
Fluorita Pode ser facilmente riscada com uma faca de
cozinha
5 48 Apatita Pode ser riscada com uma faca de cozinha
6 72 Ortoclásio Pode ser riscado por uma lima de aço
7 100 Quartzo Capaz de riscar o vidro
8 200 Topázio Capaz de riscar o Quartzo
9 400 Coríndon Capaz de riscar o Topázio
10 1600 Diamante Pode ser riscado somente por outro diamante
Propriedades Óticas
A Mineralogia ótica tem como objetivo reconhecer os minerais presentes
principalmente nas seções delgadas de rochas. As propriedades são:
Cor
O comprimento de onda da luz refletida ou transmitida pelo mineral. Alguns
atributos da cor são: opacidade, transparência e translucidez;
idiocromaticidade, alocromaticidade, pleocroísmo, dicroísmo; iridescência,
opalescência etc.
Traço
É a cor que o mineral deixa após riscar a superfície de uma placa de
porcelana. Ex.: hematita (vermelho), pirita (preto) e quartzo (branco). 
 
 
Brilho
A intensidade da reflexão da luz. O brilho do mineral pode ser vítreo, resinoso,
sedoso, adamantino, metálico etc. 
 
 
 
Propriedades Químicas
Podem definir o tipo de estrutura, a dureza e a distribuição do mineral na
superfície terrestre. São elas:
Polimorfismo
Ocorre quando há minerais com a mesma fórmula química, porém, formas
cristalinas diferentes. Ex.: Calcita (CaCO3, hexagonal) e Aragonita (CaCO3,
ortorrômbico);
Isomorfismo
Ocorre quando há minerais com composições químicas diferentes, porém,
análogas, mas a mesma estrutura cristalina. Ex.: os Plagioclásios (Ca, Na-
feldspatos, triclínicos).
Atividade
1. Como vimos nos passos iniciais, a resistência de um mineral influencia
diretamente na sua utilização. Assim, como podemos determinar a
dureza de um mineral no campo sem o uso de equipamentos de apoio?
2. Dois minerais podem apresentar os mesmos elementos químicos e ter
sistemas cristalinos e características distintas, como, por exemplo, o
diamante e o carbono. O que muda para que o carbono se torne
diamante ao invés de grafite?
3. Além do seu valor estético e econômico, os minerais guardam
importantes informações sobre a dinâmica geológica do planeta e sobre
as condições nas quais eles e as rochas foram formadas. Após entender a
afirmação acima, marque a opção que apresenta informações correta
acerca do tema.
 a) O estudo dos minerais pode fornecer informações importantes sobre
as condições físico-químicas de regiões da Terra que não são acessíveis à
observação e mensuração direta, como, por exemplo, as regiões
localizadas no manto ou no núcleo.
 b) O estudo dos minerais não pode fornecer informações importantes
sobre as condições físico-químicas de regiões da Terra que não são
acessíveis à observação e mensuração direta.
 c) O estudo dos minerais pode fornecer informações importantes sobre
as condições físico-químicas da atmosfera.
 d) O estudo dos minerais pode fornecer informações importantes sobre
as condições físico-químicas de regiões da Terra que são acessíveis à
observação e mensuração direta, como, por exemplo, as regiões
localizadas no manto ou no núcleo.
 e) O estudo dos minerais pode fornecer informações importantes sobre
as condições físico-químicas de regiões da Terra que não são acessíveis à
observação e mensuração direta, como, por exemplo, as regiões
localizadas na troposfera e na crosta.
4. Em relação aos modelos mineralógicos marque apenas a sentença
FALSA:
 a) O arranjo atômico altamente ordenado é uma das condições
necessárias para que uma substância química seja um mineral.
 b) A dureza e a clivagem são duas propriedades físicas usadas no
reconhecimento dos minerais.
 c) As ligações iônicas emprestam aos minerais a competência
mecânica e estabilidade química, ou seja, os minerais essencialmente
iônicos são os mais resistentes.
 d) Dentre os silicatos, o quartzo é o mineral mais resistente.
 e) Calcita e dolomita são carbonatos com arranjo cristalino.
5. Por que a cor do traço de um mineral pode ser diferente da cor do
mesmo?
6. Por que os silicatos possuem uma grande presença na crosta
terrestre? Esse trecho representa a parte mais superficial do nosso
planeta.
Notas
Cristalização magmática 1
Que consiste em um processo de separação dos minerais durante a sua formação e a
cristalização deles, originando as rochas magmáticas.
Referências
GROTZINGER, John; JORDAN, Tom. Para entender a Terra. 6. ed. São Paulo:
Bookman, 2013.
POPP, José Henrique. Geologia geral. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2004.
TEIXEIRA, Wilson. FAIRCHILD, Thomas Rich. TOLEDO, M. Cristina Motta de. TAIOLI,
Fabio. Decifrando a Terra. 2. ed. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 2009.
Próximos Passos
Rochas sedimentares;
Rochas ígneas;
Rochas metamórficas.
Explore mais
Veja no portal Mega Curioso, fotografias belíssimas dos 30 minerais mais bonitos
encontrados na natureza <https://goo.gl/NRYZY9> .
O Serviço Geológico do Brasil disponibiliza um site com diversas propriedades
estranhas de algunsminerais <https://goo.gl/FqB9KG> .
O site Técnico e Mineração realizou uma seleção profissional dos dez minerais mais
raros da superfície da Terra <https://goo.gl/xbqvzx> .
https://goo.gl/NRYZY9
https://goo.gl/FqB9KG
https://goo.gl/xbqvzx