Aulas 09-10 - Minerais e Rochas

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MINERAIS E ROCHAS
MINERAL
1. Ocorrência Natural
2. Sólido
3. Geralmente Inorgânico
4. Composição Química Definida
5. Estrutura Interna Ordenada
Exclui Substâncias Criadas Artificialmente (Sintéticas)
- Gemas sintéticas
- Diamantes sintéticos
Exclui Substâncias Formadas Por Processos Biogênicos
- Conchas
- Carvão
- Âmbar
- Perola 
Exclui Substâncias Gasosas e Líquidas
- Água
- Mercúrio em T ambiente
Exemplos:
• Substâncias originadas por atividades ou processos
biológicos (animal ou vegetal) – minerais biogênicos - carvão
natural, âmbar, marfim, pérola, petróleo.
• Substâncias que não apresentam estrutura interna cristalina
– amorfas – opala, vidro vulcânico (obsidiana), limonita.
• Substâncias que não se encontram no estado sólido –
mercúrio, água.
Os Mineralóides
Substância semelhante a um mineral mas que não 
atendem todas os requisitos necessários
 Elétrons (e-): carga
negativa, massa muito
pequena.
 Prótons (Z): carga
positiva, massa 1800
vezes maior que a do
elétron.
 Nêutrons (N): sem
carga elétrica, massa
1800 vezes maior que
a do elétron.
Minerais e Ligações Químicas: ÁTOMOS
Os elétrons orbitam em torno do núcleo em 
camadas discretas.
 Número atômico (Z): número
de prótons de um átomo.
 Massa atômica (A): soma das
massas de seus prótons e
nêutrons.
 Nº de prótons de um átomo é
constante mas o nº de nêutrons
pode variar.
Número Atômico e Massa Atômica
Elementos Importantes em Geologia
Figura 3.3. A tabela periódica organiza os elementos em ordem crescente de número
atômico (nas linhas da esquerda para a direita). Os elementos de particular importância
geológica estão realçados. Fonte: Para Entender a Terra (2006).
Abundância dos Elementos (%)
Crosta Terra
Oxigênio (O) 46.3 % 29.5%
Silício (Si) 28.2% 15.2%
Alumínio (Al) 8.2% 1.1%
Ferro (Fe) 5.6% 34.6%
Cálcio (Ca) 4.1% 1.1%
Sódio (Na) 2.4% 0.6%
Potássio (K) 2.1% 0.1%
Magnésio (Mg) 2.3% 12.7%
Titânio (Ti) 0.5% 0.1%
Níquel (Ni) traços 2.4%
Outros traços 2.6%
• No estado fundamental, átomos são eletricamente
neutros. Isto significa: PRÓTONS = ELÉTRONS.
• Contudo, durante a maioria dos eventos naturais
átomos não ganham ou perdem prótons, contudo
elétrons …
• Átomos com mais elétrons (e-) que prótons são
ditos eletricamente carregados = ÍONS
Perde e- = carga positiva = CÁTION (Na+)
Ganha e- = carga negativa = ÂNION (Cl-)
Átomos com Carga: ÍONS
Reações Químicas
• São interações entre átomos de dois ou
mais elementos químicos em certas
proporções fixas, produzindo compostos
químicos.
• Ex: Quando dois átomos de hidrogênio
combinam-se com um de oxigênio, forma
um novo composto químico: a água (H2O).
• Ex: Um átomo de sódio, um metal,
combina-se com um átomo de cloro, um
gás nocivo, forma-se o composto químico
cloreto de sódio, mais conhecido como sal
de cozinha (NaCl).
Reações Químicas
• Os compostos químicos, como os
minerais, são formados por
transferências de elétrons entre os
átomos reagentes ou por
compartilhamento de elétrons entre
eles.
• O Carbono e o Silício, dois dos mais
abundantes elementos da Crosta,
tendem a formar compostos por meio
de compartilhamento de elétrons.
Ligação Iônica
As ligações deste tipo formam-
se pela atração eletrostática 
entre íons de cargas opostas 
como o Na+ e o Cl-.
Cerca de 90% dos minerais são 
essencialmente compostos 
iônicos.
Íons Importantes nos Minerais:
Ânions Carga Cátions Carga
O -2 Si +4
K +1
Ca +2
Na +1
Al +3
Mg +2
Fe +2 ou +3
Empacotamento Cúbico do Na e Cl
Ligação Iônica – transferência de elétrons
(a) Quando o sódio (Na) e o cloro
(Cl) reagem, o átomo de sódio perde
um elétron.
O átomo de cloro adquire o
elétron. A atração eletrostática
mantém os dois íons juntos.
Átomo de sódio
(1 elétron na camada externa)
Átomo de cloro
(7 elétrons na camada externa)
Ligação Iônica – transferência de elétrons
(b) Os íons sódio e cloreto
empacotam-se juntos em uma
estrutura cúbica.
Cada íon sódio (vermelho) é circundado por seis
íons cloreto (amarelo) e vice-versa.
Ligação Covalente
• Elétrons compartilhados
entre átomos;
• Muito mais estáveis que
as ligações iônicas.
Estrutura Atômica do Diamante
Os átomos de carbono no
diamante estão arranjados em
um tetraedro regular...
...no qual cada átomo
compartilha um elétron com
cada um dos quatros vizinhos.
Formação dos Minerais
Cristalização a partir de um
magma (ígneo);
Crescimento do cristal no estado
sólido (metamorfismo);
Precipitação a partir de uma
solução (sedimentar).
Cristais de ametista e 
quartzo (SiO2), 
crescendo sobre 
cristais de epídoto
(Ca2(Al, Fe)3(SiO4)3(OH))
(verde). 
As superfícies planas 
são faces cristalinas e 
refletem a estrutura 
atômica interna do 
mineral.
Halita precipita a partir de uma solução.
Estrutura Cristalina:Raio e Carga Iônica
• Como os ânions tendem a ser maiores que os cátions, a maior parte do
espaço de um cristal é ocupada por ânions, e os cátions ocupam os
espaços entre estes.
• As estruturas cristalinas são em grande parte determinadas pela forma
como os ânions estão dispostos e pela maneira como os cátions se colocam
entre eles.
O tamanho dos íons, na forma em que
são comumente encontrados em
minerais formadores de rocha. Os raios
iônicos são dados em 10-8 cm)
Estrutura Cristalina
Os cristais perfeitos são raros na natureza, mas, independentemente do grau de
irregularidade das faces, os ângulos são sempre exatamente os mesmos.
Um cristal de quartzo perfeito Um cristal de quartzo natural.
Polimorfos
Minerais com a mesma composição 
química, mas com diferente 
estrutura.
Exemplos:
• Diamante e grafita.
• Andalusita, cianita e silimanita.
Minerais Polimorfos de Carbono 
O diamante natural é formado nas
altas pressões e temperaturas do
manto terrestre.
Ligações fortes conectam átomos
de carbono com empacotamento
fechado em uma estrutura em
forma de tetraedro.
DIAMANTE
A grafita forma-se em pressões e temperaturas mais baixas que o diamante.
Ligações fortes conectam átomos de carbono dispostos em folhas.
Ligações 
fracas 
conectam 
átomos de 
carbono 
entre folhas 
alternadas.
GRAFITA
PRINCIPAIS GRUPOS DE MINERAIS
Há cerca de 3.500 espécies reconhecidas na 
Terra. Os principais grupos são:
Silicatos: SiO4
4-
Elementos Nativos: Sem íons carregados
Sulfetos: S2−
Óxidos: O2−
Carbonatos: CO3
2-
Sulfatos: (SO4)
2−
Halogenetos: Cl−, F−, Br −, I −
Principais Grupos de Minerais
Os silicatos são classificados com base no grau de
polimerização da sílica. O átomo de oxigênio (O) forma os
vértices, e o átomo Si fica interno.
SILICATOS
Um íons central de
silicato circundado
por quatro átomos
de oxigênio forma
um tetraedro.
O quartzo é composto
por tetraedros de
silicato dispostos da
mesma forma que os
tetraedros do
diamante.
Silicatos
Ferromagnesianos
(Fe, Mg)
Silicatos Não-
Ferromagnesianos
(K, Na, Ca, Al)
Óxidos
Carbonatos
Sulfetos/Sulfatos
Elementos Nativos
SILICATOS
Os Tetraedros de Si-O 
Quatro oxigênios em torno de um
átomo de silício.
Os tetraedros combinam para
formar a estrutura dos silicatos.
 Diferentes combinações produzem
diferentes estruturas.
Classificação dos Silicatos
Classe
Arranjo do 
Tetraedro
Relação Si:O Exemplo
Nesossilicatos Isolados 1:4 [SiO4]4- Olivinas
Sorrosilicatos Duplo 2:7 [Si2O7]6- Epídotos
Ciclossilicatos Anéis 1:3 n[SiO3]2- Berilo
Inossilicatos
Cadeias Simples 1:3 [SiO3]2- Piroxênios
Cadeias Duplas 4:11 [Si4O11]4- Anfibólios
Filossilicatos Folhas 2:5 [Si2O5]2- Micas
Tectossilicatos Estruturas 3D 1:2 [SiO2] Quartzo
Grupos Mais Importantes
Olivinas Si, Fe, Mg
Piroxênios Si, Fe, Mg, Ca
Anfibólios Si, Ca, Mg, Fe, Na, S
Micas Si, Al, K, Fe, Mg
Feldspatos Si, Al, Ca, Na, K
Nome Constituintes Importantes
(Além do O)
Carbonatos (CO3)
• É o segundo grupo mais
importante.
• São os componentes maiores dos
calcários (rx sedimentar).
Calcita: CaCO3
Aragonita: CaCO3Dolomita: (Ca,Mg)CO3
Óxidos (O)
Hematita Fe2O3
Magnetita Fe3O4 
Espinélio MgAl2O4
Oxigênio com 1 ou mais metais 
(óxidos múltiplos)
Hematita (Fe2O3)
Sulfetos (S2-)
Pirita FeS2
Fórmula Geral
dos Sulfetos:
XmZn
X = Elemento
metálico
Z = Elemento
não metálico
Os principais minérios de muitas
substâncias importantes – como
cobre, zinco e níquel – são
membros do grupo dos sulfetos.
Sulfatos (SO4)
Gipsita CaSO4 • 2H2O
Anidrita CaSO4
Gipsita
Trata-se de 
um tetraedro 
composto por 
um átomo 
central de 
enxofre 
circundado 
por quatro 
íons de 
oxigênio 
(SiO4)
IDENTIFICAÇÃO DE MINERAIS
Propriedades dos Minerais
Hábito Traço
Clivagem Transparência
Dureza Brilho
Tenacidade Magnetismo
Cor Eletricidade
Densidade Radioatividade
Dureza
É a facilidade com que a 
superfície de um mineral 
pode ser riscada.
Escala de Mohs
A dureza depende da força das 
ligações químicas dos minerais. 
Quanto mais fortes as ligações 
maior será a dureza (ligações 
covalentes são mais fortes).
Escala de Mohs – Dureza dos Minerais
▪ Unha Humana: um pouco acima de 2
▪ Fio de Cobre: um pouco abaixo de 3
▪ Aço (Canivete/Prego): um pouco acima
de 5
▪ Vidro: em torno de 5 ½
▪ Aço Temperado (Lima): em torno de 6 ½
▪ Quartzo Hialino: em torno 7
ESCALA "PRÁTICA" DE DUREZA 
Clivagem
É a tendência que um cristal apresenta de partir-se segundo
superfícies planas.
A perfeição da clivagem varia inversamente com a força das ligações:
• Fortes ligações: clivagens imperfeitas.
• Ligações fracas: clivagens perfeitas ou boas.
Mica
Clivagem
Clivagem Romboedral da Calcita
Clivagens dos Anfibólios e Piroxênios
Clivagem Romboedral 
da Calcita
Fonte: Figura 3.18, página 91, Para
Entender a Terra (2006)
Fratura
É a tendência que os cristais têm de 
quebrar-se ao longo de superfícies 
irregulares em vez de utilizarem planos 
de clivagem.
Todos os minerais mostram fraturas –
podem cortar os planos de clivagem ou 
desenvolver-se em qualquer direção em 
minerais que não têm clivagem.
Brilho
Metálico – Submetálico – Não metálico
Brilho semelhante ao 
dos metais
Intermediário
Sem brilho 
metálico
Aparência do mineral à luz refletida
Fonte: Para Entender a Terra, 6ª edição, 2010
Cor
É conferida pela luz refletida ou 
transmitida através dos cristais ou 
de massas irregulares.
A cor de um mineral pode ser 
distintiva, mas não é o critério 
mais confiável para sua 
identificação.
Traço dos Minerais 
A cor do pó fino de um mineral que é deixado quando 
ele é raspado sobre uma superfície abrasiva, como uma 
placa de porcelana.
Densidade
Quociente entre a massa e o volume.
• A densidade da maioria dos minerais de rocha comuns é muito 
parecida, não sendo perceptível por meio de um simples teste.
• Medida padrão: densidade específica – peso do mineral no ar, 
dividido pelo peso de um volume igual de água pura a 4ºC.
• Depende da massa atômica dos íons que compõem um mineral 
e da proximidade com a qual eles estão empacotados em sua 
estrutura cristalina.
• Ex: Magnetita (óxido de ferro): 5,2 g/cm³
Olivina (silicato de ferro): 4,4 g/cm³
Hábito
É a forma como os cristais individuais ou agregados de um mineral crescem.
Alguns minerais têm hábitos cristalinos tão distintivos que são facilmente 
reconhecíveis.
Ex: Crisotilo – asbesto (fibras)
ROCHA
Um agregado sólido de 
minerais que ocorre
naturalmente.
Ex: mármore, granito, 
arenito, folhelho, gnaisse,…
 Algumas rochas são compostas por apenas um
mineral – monominerálica.
❖ Ex: Quartzito (quartzo), Calcário (calcita)
 A maioria das rochas tem mais de um tipo de
mineral.
❖ Ex: Granito (quartzo, feldspato, mica,…)
 Algumas rochas apresentam matéria não
mineral.
❖ Ex: carvão mineral (matéria orgânica),
obsidiana (vidro vulcânico).
ROCHA
ROCHA: Granito
TIPOS DE ROCHAS
ÍGNEA
Fusão de rochas 
na crosta quente e 
profunda e no 
manto superior.
Cristalização 
(solidificação 
de magma ou 
lava)
SEDIMENTAR
Intemperismo e 
erosão das rochas 
expostas na 
superfície.
Deposição, 
soterramento 
e litificação.
METAMÓRFICA
Rochas sob altas 
temperaturas e 
pressões nas 
profundezas da 
crosta e no manto 
superior.
Gnaisse
Arenito
Granito
Exemplo
Tipos de rocha e 
material-fonte
Processo 
formador da 
rocha
Recristalização 
no estado 
sólido de novos 
minerais.
TIPOS DE ROCHAS
❖ Formam-se pela cristalização do magma.
❖ À medida que um magma esfria lentamente no interior da Terra, os
cristais começam a ser formados.
❖ Como o magma esfria abaixo da temperatura de fusão, alguns
desses cristais têm tempo para crescer até poucos milímetros ou
mais antes que toda a massa seja cristalizada como uma rocha
ígnea de granulação grossa – PLUTÔNICAS OU INTRUSIVAS.
❖ Quando um magma é extrudido de um vulcão na superfície
terrestre, ele esfria e solidifica tão rapidamente que os cristais
individuais não têm tempo para crescer gradualmente. Os cristais
formados são minúsculos - VULCÂNICAS OU EXTRUSIVAS.
ROCHAS ÍGNEAS
ROCHAS ÍGNEAS
Rochas ígneas extrusivas são formadas quando 
o magma extravasa na superfície, onde 
rapidamente se resfria.
Rochas ígneas intrusivas 
formam-se quando o magma 
intrude as rochas não 
fundidas e resfria 
lentamente.
Os cristais grandes crescem 
durante o lento processo de 
resfriamento, produzindo 
rochas de granulação grossa 
como o granito.
A rocha resultante, como 
este basalto, é finamente 
granulada ou tem uma 
textura vítrea.
❖ Rocha resultante da consolidação de 
sedimento derivado de rochas 
previamente existentes e que se 
acumulou em camadas. 
Ou...
❖ Rocha formada por precipitação de 
minerais a partir de uma solução, tanto 
por processos inorgânicos como 
orgânicos.
ROCHAS SEDIMENTARES
❖ Os sedimentos são encontrados na superfície
terrreste como camadas de partículas soltas, como
areia, silte, e conchas de organismos.
❖ Os sedimentos são originados a partir do
intemperismo e erosão;
❖ Intemperismo: processos químicos e físicos que
desintegram e decompõem as rochas em fragmentos
e dissolvem substâncias de vários tamanhos.
❖ Erosão: conjunto de processos que desprendem o
solo e as rochas, transportando-os morro e rio
abaixo para o local onde são depositados em
camadas de sedimentos.
ROCHAS SEDIMENTARES
As partículas de rocha são
geradas pelo intemperismo... ...transportadas morro abaixo
pela erosão...
...e depositadas como camadas de
sedimento no solo ou na água...
...onde formam camadas
paralelas ou estratificações.
Os sedimentos soterrados 
litificam-se pela 
compactação e 
cimentação.
6. Os sedimentos silicilásticos que são
compostos por partículas depositadas
de areia, formam rochas como este
arenito.
7. Os sedimentos químicos e biológicos
podem ser precipitados diretamente da
água do mar ou por organismos como os
corais que formaram estes esqueletos
fossilizados.
❖Qualquer rocha que tenha sofrido
mudanças na textura, mineralogia
ou composição química, no estado
sólido.
❖Objetivo das mudanças: equilíbrio
químico – mudanças resultam em
configurações mais estáveis.
ROCHAS METAMÓRFICAS
Metamorfismo de contato:
ocorre em áreas limitadas
onde a intrusão magmática
metamorfiza a rocha vizinha
pela ação do calor,
formando os cornubianitos.
Metamorfismo de 
ultra-alta pressão:
ocorre na litosfera 
continental 
profunda e na 
crosta oceânica.
Metamorfismo de alta 
pressão e baixa 
temperatura: ocorre onde há 
subducção de crosta 
oceânica na borda principal 
de uma placa continental.
Metamorfismo 
regional: ocorre onde 
altas pressões e 
temperaturas 
estendem-se por vastas 
regiões.
CICLO DAS ROCHAS
Intemperismo erosão
Resfriamento
Descreve os 
processos 
geológicos que 
resultam na 
formação dos 
diferentes tipos de 
rochas.
https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Solo/Solo7.php
ROCHAS 
ÍGNEAS
ROCHAS 
METAMÓRFICAS
ROCHAS 
SEDIMENTARES