Aulas de Geologia 2012

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elementos químicos que ocorrem na Terra apresentam a propriedade de se desintegrarem espontaneamente para um estado de menor energia. Elementos químicos que apresentam esta característica são denominados radioativos e o processo de desintegração recebe a designação radioatividade.

Um elemento químico qualquer, caracterizado por seu número atômico (número de prótons do núcleo) e pelo número de massa (soma de prótons e nêutrons do núcleo), é denominado nuclídeo. Nuclídeos que possuem o mesmo número atômico e número de massas diferentes, são chamados isótopos de um dado elemento.

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Na desintegração radioativa, o núcleo emite uma partícula alfa () ou beta (), ou captura um elétron. Pode emitir simultaneamente raios gama (radiação eletromagnética mais energética que os raios x).
Quando um elemento radioativo (pai) se desintegra, se transforma em um outro tipo de átomo (filho). Três tipos de desintegração podem ocorrer:
Na desintegração alfa, o núcleo do elemento pai perde dois prótons e 2 neutrons e o número de massa decresce de 4 e o numero atômico de 2.
Na desintegração beta, o núcleo emite um elétron de alta velocidade, um de seus nêutrons se transforma em próton e, assim o seu número atômico aumente de um.
Na captura de um elétron, um próton captura um elétron orbital e se transforma em nêutron, e o numero atômico decresce de um.

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 Como a desintegração radioativa envolve apenas o núcleo do átomo pai, esta independe das condições físico-químicas do ambiente.

 Os métodos de datação radiométrica são baseados em uma das duas possibilidades: na acumulação de elementos filhos produzidos pela desintegração de um nuclídeo radioativo ou na depleção de um nuclídeo radioativo pai. A datação de rochas geralmente utiliza o método da acumulação.

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 Quando uma rocha ou grão mineral contendo nuclídeos radioativos se formou, este não continha qualquer átomo radiogênico filho, isto é, a razão filho/pai era zero. Com a desintegração progressiva átomos de elementos filhos são produzidos e, assim a razão filho/pai aumenta progressivamente quanto maior a idade da rocha. Conhecendo-se a constante de desintegração do pai radioativo, necessita-se apenas medir a proporção nuclídeos filhos e pais (CD/P) no sistema para calcular o tempo, em anos B.P. (antes do presente), decorridos do surgimento do sistema. Esse tempo é chamado Idade Radiométrica do sistema e é calculado pela equação:
 
t = (1/)loge [CD/P + 1]

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 O método da acumulação implica em considerar duas suposições:

1º) O sistema permaneceu fechado, isto é, nenhum átomo pai ou filho foi adicionado ou removido por processos que não desintegração radioativa;
2º) Que nenhum átomo de nuclídeo filho estava presente no sistema quando se formou.
 
Dentre diversos nuclídeos radioativos que ocorrem na Terra, apenas quatro foram empregados para determinação de idades das rochas antigas: Urânio 235; Urânio 238; Rubídio 87 e Potássio 40. A não utilização de outros nuclídeos deve-se as seguintes razões: alguns são muito raros; outros desintegram a taxa muito lenta; outro tanto desintegram muito rapidamente. Estes últimos são empregados para datação do passado geológico muito recente.

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Escala de tempo geológico

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4 - INTRODUÇÃO AO ESTUDO DE MINERAIS E ROCHAS
4.1 - Propriedades físicas e químicas de minerais
4.2 - Identificação e classificação de minerais
4.3 - Rochas ígneas
4.4 - Rochas sedimentares
4.5 - Rochas metamórficas

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4.1 – PROPRIEDADES FÍSICAS E QUÍMICAS DOS MINERAIS
Conceituação

 Mineral é todo elemento químico ou composto químico, encontrado naturalmente na crosta terrestre, resultante de processos inorgânicos, composição química definida e arranjo tridimensional ordenado de seus constituintes (elementos químicos). Geralmente os minerais são encontrados no estado sólido, porém alguns tipos estão presentes na Terra no estado líquido, como é o caso do mercúrio e da água.

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Exemplo de arranjo tridimensional do mineral halita (cloreto de sódio - NaCl)

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Substâncias que não possuem arranjo tridimensional ordenado, ainda que sejam encontradas naturalmente na Terra, não são consideradas minerais (p. ex. vidro vulcânico)  substâncias amorfas (mineralóides);
Substâncias de origem orgânica também não são consideradas minerais (p. ex. carvão mineral, âmbar, coral etc.);
Minerais formados por um único elemento químico recebem a denominação elementos nativos (p. ex. ouro em pepita, cobre nativo, prata nativa, enxofre, etc.);

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Um mesmo elemento químico pode originar dois ou mais tipos distintos de minerais (p. ex. o elemento carbono nos minerais grafita e diamante)  polimorfos;
Em sua grande maioria, contudo, os minerais são compostos químicos resultantes de associação de átomos de dois ou mais elementos. Muitas vezes apresentam isomorfismo (isos = igual e morphos = forma), fenômeno apresentado por substâncias minerais que possuem estrutura cristalina semelhante e composição química distinta. (p.ex. os plagioclásios da série albita-anortita).

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Na natureza os minerais são formados mediante os seguintes processos: cristalização de líquidos magmáticos ou soluções hidrotermais; recristalização em estado sólido (metamorfismo); como produto de reações químicas entre sólido e líquido; intemperismo; evaporação de soluções salinas e precipitação química de solutos.
A cristalização ocorre quando os átomos, íons ou grupos iônicos, em proporções definidas, são atraídos por forças eletrostáticas e distribuídos ordenadamente no espaço (retículo cristalino).

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A menor unidade desta rede tridimensional, determinada pela disposição de átomos na estrutura do mineral, é conhecida como cela unitária (retículo cristalino), que pode condicionar, além da forma externa do cristal (hábito), outras propriedades físicas como a dureza, a clivagem, etc.
Com base nos elementos de simetria, os cristais foram reunidos em seis grupos, denominados sistemas cristalinos.
A forma externa do cristal denomina-se hábito.

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A associação de dois ou mais cristais de um mesmo mineral, unidos por um plano de composição e agrupados segundo uma determinada lei de repetição, constitui uma geminação ou macla.

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Sistema cristalográfico

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4.2 - IDENTIFICAÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DE MINERAIS
Propriedades físicas dos minerais

Cerca de 80% dos minerais conhecidos na crosta terrestre (do total de 2.000 minerais diferentes) podem ser determinados a partir de suas propriedades físicas que, nada mais são do que reflexos de suas estruturas cristalinas e composições químicas.

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Brilho – Aspecto apresentado pela superfície de fratura ou clivagem recente do mineral, ao refletir a luz incidente. O brilho pode ser metálico e não metálico. Dentre os minerais de brilho não-metálico temos os seguintes tipos: vítreo (brilho do vidro), adamantino (brilho do diamante), sedoso (brilho da seda), resinoso (brilho da resina vegetal), perláceo (brilho da pérola), terroso (brilho fosco).

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Cor – Está relacionada com os defeitos estruturais, composição química ou impurezas contidas no mineral. Pode ser característica de um determinado mineral, como por exemplo, a cor amarelo-latão da pirita. Mas, no geral, é variável para um mesmo mineral. O quartzo pode apresentar uma ampla variação de cores, assim como outros minerais, correspondendo às variedades denominadas ametista (lilás), citrino (amarelo-queimado), incolor, fumê etc.
Traço – É a cor do pó quando se atrita o mineral a uma placa de porcelana branca. Nos minerais opacos de brilho metálico (óxidos e sulfetos), esta é uma das propriedades diagnósticas para identificação da espécie. A cor do traço pode ser dos seguintes tipos: branco (ou incolor); preto; vermelho; amarelo; castanho; vermelho sangue (marrom-avermelhado).

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Clivagem – Superfície de partição de minerais, caracterizada por ser plana, paralela a uma das faces do cristal (real ou possível), lisa e brilhante, pode ocorrer em uma ou mais direções. O tipo de estrutura cristalina determina a presença ou a ausência de planos de clivagem. A clivagem