1 - Aula_Mec_Solos_1 - Minerais

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04/03/2020
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Origem e formação dos solos
Definições de Minerais e suas propriedades
Mecânica dos Solos 1
Curso: Engenharia Civil
Prof. Moisés Perillo
Mineral
É um elemento ou composto químico, via de 
regra resultante de processos inorgânicos, com 
composição química geralmente definida e 
encontrado naturalmente na crosta terrestre.
Portanto, é/são o(s) constituinte(s) básico(s) da 
rocha(s). 
Magnetita Fe3O4
Rocha
Agregado natural, formado de um ou mais 
minerais, que constitui parte essencial da 
crosta terrestre.
Fonte: Leinz,Viktor –Geologia Geral
SOLO é o material que recobre a crosta terrestre, acima ou abaixo do mar, resultante 
do intemperismo das rochas, podendo ou não conter matéria orgânica.
Origem e formação dos solos
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Introdução
• Os processos relativos à porção externa do 
planeta terra e que são objetos de estudo da 
engenharia civil e onde temos grande parte de 
sua interação, ocorrem na superfície da Terra -> 
crosta terrestre.
• A crosta é formada por rochas, que são 
agrupamentos de minerais.
• Mineralogia: é a ciência que estuda as 
propriedades, composição, maneira de ocorrência 
e gênese dos minerais. 
Ou seja...
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Introdução
• Mais de 1500 espécies de minerais. A maioria 
com ocorrência muito restrita.
• Os mais frequentes na Litosfera representam um 
grupo pequeno.
• Os de interesse para a Engenharia Civil 
representam um grupo menor ainda.
• São constituintes básicos das rochas, e 
consequentemente da Litosfera.
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Assim.... O que é um Mineral??!!
Como forma de contextualização... “os minerais ocorrem como 
elementos formadores de rochas, sendo seus constituintes 
básicos”.
Alguns tipos de rochas são formadas por somente um tipo de 
mineral, como por exemplo...
•Calcário (nesse caso o mineral é a Calcita) – fonte para 
fabricação de cimento e cal (depende de sua composição)
•Arenito (quartzo, também conhecido como grãos de areia, apesar 
do uso incorreto do termo Areia) – excelente aquífero.
Outras rochas, como os granitos e gnaisses são formadas por 
vários minerais diferentes.
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Assim.... O que é um Mineral??!!
Um conceito bastante aceito é o de 
Klein & Hurlbut (1999):
Um mineral é um sólido, homogêneo, natural, 
com uma composição química definida (mas 
geralmente não fixa) e um arranjo atômico 
altamente ordenado.
Geralmente é formado por processos 
inorgânicos.
Vejamos algumas implicações deste conceito em 
maior detalhe, abaixo:
Sólido: as substâncias gasosas ou líquidas são excluídas do conceito 
de mineral. Assim, o gelo nas calotas polares é um mineral, mas a 
água de um rio não.
Homogêneo: algo que não pode ser fisicamente dividido em 
componentes químicos mais simples.
Este conceito é obviamente dependente da escala de observação, 
uma vez que algo aparentemente homogêneo a olho nu pode ser 
constituído de mais de uma substância, quando observado em 
escala microscópica.
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Vejamos algumas implicações deste conceito em 
maior detalhe, abaixo:
Natural: exclui as substâncias geradas em laboratório ou por uma ação 
consciente do homem. Quando estas substâncias são idênticas em 
composição e propriedades a um mineral conhecido, o nome deste 
mineral pode ser usado, acrescido do adjetivo sintético. (por 
exemplo, esmeralda sintética). Acima, consideramos o gelo das 
calotas polares como um mineral. Entretanto, para seguir o 
conceito de mineral à risca, o gelo que fabricamos na geladeira não 
constitui um mineral.
Composição química definida: significa que um mineral é uma 
substância que pode ser expressa por uma fórmula química.
Por exemplo, a composição do ouro nativo é Au, a do quartzo é 
SiO2, a da calcita é CaCO3, e assim por diante.
Entretanto em muitos minerais é possível a substituição de um ou 
mais elementos da fórmula original por outros.
Assim, a dolomita CaMg(CO3)2 admite a substituição de Mg por 
quantidades variáveis de Fe e Mn
Arranjo atômico ordenado: implica na existência de uma estrutura 
interna, onde os átomos ou íons estão dispostos em um padrão 
geométrico regular.
Este padrão obedece às regras de simetria e os sólidos, assim 
constituídos, pertencem a um dos sistemas cristalinos: triclínico, 
monoclínico, ortorrômbico, tetragonal, hexagonal (trigonal) e 
isométrico.
Sólidos que possuem tal arranjo interno ordenado são chamados 
de CRISTALINOS.
Os que não o possuem são chamados de AMORFOS, e fogem á 
classificação estrita de mineral, compondo o grupo dos 
mineralóides.
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Pode-se dizer que a existência e o reconhecimento da 
Estrutura Cristalina é a característica mais importante do 
MINERAL
MINERAIS
Arranjo Interno Ordenado
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Mineral: é um sólido 
homogêneo de 
ocorrência natural, 
formado inorganicamente 
e tendo um arranjo 
interno ordenado - AIO 
Mineral x Cristal
Cristal: sólido homogêneo, 
com composição química 
definida, que quando 
crescido em condições 
favoráveis é limitado por 
faces lisas e planas
A condição de ter AIO significa dizer que, em direções //, os átomos constituintes e as 
ligações entre eles são sempre as mesmas e portanto as propriedades física também 
serão idênticas. Isto equivale dizer que existe uma unidade fundamental que se 
repete por translação ao longo das 3 direções que definem um retículo
todo CRISTAL é MINERAL, embora a recíproca não seja verdadeira
Presença de 
Ingredientes 
Químicos
Condicionada por dois fatores
Condições Físico-Químicas 
(pressão e Temperatura, 
presença de fluidos, etc)
Possibilidade de formação de 
minerais diferentes
Dependente do Ambiente de Formação
Origem dos Minerais
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Como ocorre a cristalização?
Como e quando se forma os minerais?
Os minerais podem se formar a partir de:
Uma solução
Material em estado de fusão
Condensação de matéria no estado de vapor
Cristalização a 
partir de uma 
solução
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Cristalização a partir da massa em fusão 
Maneira muito parecida à que acontece a partir de uma solução
O exemplo familiar é a formação de cristais de gelo, quando a água se congela
Quando a temperatura é abaixada suficientemente, a água não pode 
permanecer líquida por mais tempo e torna-se sólida, cristalizando-se em gelo
Isto é, as partículas de água (entendamos... Elementos químicos) que estavam 
livres e podiam mover-se em qualquer direção no líquido, tornam-se agora fixas 
em suas posições e se dispõem em uma ordem definida para constituírem 
massa cristalina sólida
Esse é uma processo semelhante à Formação das rochas ígneas a partir de 
magmas: por exemplo, a formação de Granitos
No magma, existem muitos elementos químicos em estado dissociado, embora 
exista uma considerável quantidade de íons e grupos aniônicos ligados entre si
A cristalização progride com a adição de mais íons, nas mesmas proporções, para 
formar os minerais da rocha sólida resultante
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O terceiro modo de formação dos cristais
=> Cristais produzidos a partir de um vapor
É o modo menos comum de formação de cristais
Porém, os princípios que estão na base da cristalização são os mesmos...
Os átomos ou moléculas dissociados, mediante o resfriamento do gás, unem-se 
cada vez mais intimamente até que, por fim, formam um sólido com estrutura 
cristalina definida
Exemplo familiar deste modo de cristalização
=> formação dos flocos de neve: o ar carregado de vapor resfria-se e os 
cristais de neve formam-se diretamente a partir do vapor
Outro exemplo deste tipo de cristalização pode ser visto na formação dos cristais 
de enxofre em torno das bocas das fumarolas nas regiões vulcânicas, onde os 
cristais se depositaram a partir dos vapores impregnados de enxofre.
Ocorre também em taludes de barragens de rejeito de minerações de outro, com a 
presença de enxofre.
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Classificação dos Minerais
Osminerais apresentam 2 classificações básicas:
1 – Quanto ao arranjo interno ordenado e sua forma 
externa – Sistema de Cristalização
2 – Quanto a sua Classificação Química
1 - Classificação quanto ao arranjo interno ordenado e sua 
forma externa
Classificação quanto a Simetria – Sistemas Cristalinos
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Classificação dos Minerais
2 – Quanto a sua Classificação Química
Os minerais são classificados em oito grupos maiores de acordo com sua 
composição química
Assim, as espécies minerais são agrupadas em classes minerais com base no 
ânion ou radical aniônico dominante devido:
Minerais com mesmo ânion / grupo aniônico dominante possuem 
propriedades físicas e morfológicas muito mais semelhantes entre si que os 
minerais com o mesmo cátion dominante
Tendem a se formar por processos físico-químicos semelhantes e a ocorrer 
associados uns aos outros na natureza.
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Organização Sistemática dos Minerais
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Assim, dos minerais mais comuns, somente pouco mais de 30 são bastante 
estudados, sendo estes os principais constituintes da maioria das rochas 
crustais
São assim denominados Minerais Formadores de Rochas.
Esse número reduzido é devido ao reduzido número de elementos químicos 
encontrados e sendo os mais abundantes na crosta da terra, constituindo mais 
que 99% da crosta.
Como apresentado, os mais comuns são:
➢Silicatos
➢Carbonatos
➢Óxidos (e Hidróxidos)
➢Sulfetos
➢Sulfatos
São os principais minerais que 
constituem os granitos e gnaisses, 
amplamente distribuídos por todo o 
planeta, incluindo grande parte da 
região central, centro-oeste e sul de 
Minas Gerais
Os principais minerais que dão 
origens às areias (quartzo) e argilas 
são silicatos.
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