Transcript
GMG 2201 ELEMENTOS DE MINERALOGIA E GEOLOGIA
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
1
Mineral • Os minerais são os “tijolos” que constituem os materiais rochosos da Terra e de todos os corpos sólidos do Universo. • Existem mais de 4000 minerais conhecidos, dos quais cerca de 30 são comuns na superfície da Terra.
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
2
Mineral • Um mineral é (definição): – sólido homogêneo, – natural, – formado por processos inorgânicos, – com uma composição química definida (mas geralmente é não fixa), – um arranjo atômico altamente ordenado (estrutura cristalina definida). GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
3
Minerais – composição química • Formados por um único elemento químico: – diamante – C, – enxofre – S, – ouro – Au.
• Formados pela combinação de diferentes elementos químicos (grande maioria dos minerais): – quartzo – SiO2, – calcita – CaCO3, – olivina – (Mg,Fe)2SiO4. GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
4
Minerais – estrutura cristalina • Modo que os átomos dos elementos químicos são empacotados • Padrão geométrico que os átomos assumem num sólido
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
5
Material Ouro Diamante sintético Quartzo Petróleo Osso Gelo Água Granito Feldspato Aço Pérola Concha
É mineral?
sim não sim não não sim não não sim não não não
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
6
Cristal • Forma geométrica regular limitada por faces planas, • Tem arranjo atômico ordenado, • A forma do cristal depende do tipo de estrutura atômica interna, • Possui origem inorgânica, orgânica ou artificial. GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
7
Outras definições • Mineralóide: substância natural que, por um ou outro motivo, não se encaixa na definição de mineral. Em geral são substâncias amorfas. • Minério: mineral ou rocha que apresenta importância econômica. • Rocha: agregado natural consolidado, de um ou mais minerais e/ou mineralóides GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
8
Polimorfismo e isomorfismo • Polimorfos são minerais com: – a mesma composição química – estruturas cristalinas diferentes
diamante
grafite
• Exemplo: – grafite (C) e diamante (C) – calcita (CaCO3) e aragonita (CaCO3) GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
9
Polimorfismo e isomorfismo • Isomorfos são minerais com: – estrutura cristalina semelhantes – composição química diferente ou variável dentro de certos limites
• Exemplo: – calcita (CaCO3) – magnesita (MgCO3) – siderita (FeCO3) GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
10
Formação dos minerais • Cristalização a partir de um magma. • Precipitação a partir de uma solução (líquido ou gasosa). • Crescimento do cristal no estado sólido (recristalização).
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
11
MATERIAIS TERRESTRES
• A identificação dos materiais terrestre é feita através do conhecimento de suas propriedades físico-químicas • Existem algumas regras práticas que ajudam numa identificação rápida
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
12
Placa de porcelana I N S T R U M E N T O S
Lupa
HCl
Imã
Canivete
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
13
TRANSPARÊNCIA • Caracteriza a propriedade dos minerais de deixar passar a luz incidente (minerais transparentes) ou absorvê-la totalmente (minerais opacos). • No caso dos minerais transparentes (quartzo, feldspato, mica, calcita, etc.) pode se ver um objeto através do mineral. • Os minerais opacos (pirita, galena e metais, em geral) não são atravessados pela luz. • As observações para caracterizar a transparência devem ser feitas em lascas muito finas ou nas bordas delgadas dos grãos ou fragmentos de minerais. GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
14
Dureza • Dureza é a resistência que um mineral oferece ao ser riscado. • Em determinações rápidas, utiliza-se uma escala formada por 10 minerais comuns conhecida como Escala de Mohs GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
15
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
16
Escala de Mohs 1 – Talco 2 – Gipsita 3 – Calcita 4 – Fluorita 5 – Apatita 6 – Feldspato K 7 – Quartzo 8 – Topázio 9 – Coríndon 10 - Diamante
Mg3Si4O10(OH)2
Palito de fósforo (±1,1)
CaSO4.2H2O
Unha (± 2)
CaCO3
Alfinete (±3,5)
CaF2 Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)
Aço – lâmina de barbear (± 5)
K(AlSi3O8)
Vidro (± 5,5)
SiO2
Porcelana (± 6,0)
Al2SiO4(F,OH)2 Al2O3 C
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
17
Talco
Gipsita
Fluorita
Quartzo
Calcita
Apatita
Topázio
Feldspato
Coríndon
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
Diamante 18
COR • É determinada por vários fatores. • A cor de uma substância depende da absorção seletiva da luz por ela refletida ou transmitida. • O principal é a composição química (elementos químicos de transição: Fe, Cu, Ni, Cr, V...). • Alguns elementos podem dar um forte efeito na cor mesmo em pequenas quantidades por substituição iônica. • Ao descrever as propriedades dos minerais costumase mencionar a cor e a tonalidade observada (exemplo: amarelo latão, preto esverdeado, etc.). GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
19
• Quanto a cor, os minerais são: – Minerais idiocromáticos: têm cores próprias, constantes, inerente à composição química, por exemplo, o enxofre. – Minerais alocromáticos: quando puros são incolores (acróicos) e assumem diversas cores em função da presença de impurezas, variações na composição química ou imperfeições no retículo cristalino, a cor varia amplamente, por exemplo, quartzo e fluorita.
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
20
Mineral idiocromático: enxofre
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
21
Mineral alocromático: quartzo
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
22
COR DO TRAÇO • É a cor do pó do mineral. • Risca-se o mineral numa placa de porcelana. • Útil para identificação de minerais de brilho metálico, visto que em inúmeros casos a cor do pó é bem distinta da cor exibida pelo mineral. • Minerais translúcidos e transparentes exibem traço branco. • Porcelana tem dureza 6 a 7. Minerais com dureza > que 7, o traço resultante não é do mineral, mas sim da porcelana. GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
23
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
24
Brilho • Brilho é a quantidade de luz refletida pela superfície do mineral: – Brilho metálico (aparência de metal) – Brilho não metálico (vítreo, resinoso, adamantino, perláceo, sedoso, etc.)
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
25
BRILHO METÁLICO
Galena (PbS)
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
26
BRILHO NÃO-METÁLICO
Quartzo (SiO2)
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
27
Fratura • Fratura é a superfície irregular e curva de quebra dos minerais. • A fratura pode ser: – plana – irregular – conchoidal fratura conchoidal (quartzo) GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
28
CLIVAGEM • Tendência de um mineral quebrar-se em direções preferenciais • Uma superfície de clivagem é uma superfície de quebra, enquanto uma face cristalina é uma superfície de crescimento • Mica tem clivagem perfeita, fluorita quebra em 4 direções formando um octaedro, feldspato potássico quebra em 2 planos perpendiculares GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
29
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
30
HÁBITO • É a aparência externa geral • Reflete a sua estrutura cristalina • O tamanho das faces cristalinas varia mas o ângulo entre elas não (Nicolaus Steno – 1669) • Faces cristalinas só podem ser geradas quando o mineral cresce livremente em espaço aberto GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
31
EXEMPLOS DE HÁBITOS • Equidimensional – as formas assumidas pelos cristais tendem a apresentar dimensões iguais nas 3 direções espaciais. Incluem-se aqui as formas cúbicas, octaédricas, etc. • Prismático – uma das dimensões predomina sobre as outras duas, resultando formas alongadas. • Acicular – predomínio exagerado de uma das dimensões confere a forma de agulha aos cristais (prisma muito alongado). • Tabular – duas das dimensões predominam sobre uma terceira, configurando-se formas achatadas. • Placóide – o mineral se apresenta em folhas ou placas. GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
32
Hábito
equidimensional (granada)
tabular (barita)
prismático (quartzo)
acicular (aragonita)
cúbico (pirita)
placóide (mica)
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
33
DENSIDADE RELATIVA • Indica quantas vezes certo volume do mineral é mais pesado que o mesmo volume de água destilada, à temperatura de 4ºC. • Minerais formadores de rocha oscilam entre 2,5 a 3,3. • Minerais com elementos de alto peso atômico (Ba, Pb, Sr...) apresentam densidade > que 4. GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
34
MINERAIS: CLASSIFICAÇÃO Elementos Nativos Sulfetos Sulfossais Óxidos e Hidróxidos Halóides Carbonatos Nitratos Boratos Sulfatos e Cromatos Fosfatos (ars, van) Tungstatos (molib) Silicatos
Diamante C, Ouro Au, Mercúrio Hg Pirita FeS2 Proustita Ag3AsS3 Hematita Fe2O3, Gibbsita Al(OH)3 Halita NaCl, fluorita CaF2 Calcita-aragonita CaCO3 Nitro KNO3 Bórax Na2B4O5(OH)4.8H2O Barita BaSO4, Anidrita CaSO4 Monazita CePO4 Wolframita (Fe, Mn)WO4
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
35
Minerais abundantes e/ou de importância econômica
ELEMENTOS Ouro Au Ferro Fe Níquel Ni Diamante C Grafita C
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
36
Minerais abundantes e/ou de importância econômica
ÓXIDOS, HIDRÓXIDOS, SULFETOS Gibbsita Al(OH)3 Cromita FeCr2O4 Magnetita Fe2O3.FeO Hematita Fe2O3 Pirolusita MnO2 Cassiterita SnO2
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
37
Minerais abundantes e/ou de importância econômica
SULFETOS e HALÓIDES Fluorita CaF2 Halita NaCl Pirita FeS2 Galena PbS Esfalerita ZnS
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
38
Minerais abundantes e/ou de importância econômica CARBONATOS, SULFATOS, WOLFRAMATOS, FOSFATOS
Calcita Dolomita Aragonita Barita Gipsita Scheelita Wolframita Apatita
CaCO3 CaMg(CO3)2 CaCO3 BaSO4 CaSO4.2H2O CaWO4 (Fe,Mn)WO4 Ca5(PO4)3(OH,F) GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
39
Minerais abundantes e/ou de importância econômica
Olivina Piroxênios Anfibólios Feldspato potássico Plagioclásios Muscovita Biotita Quartzo Caulinita
SILICATOS Mg2SiO4 (Mg,Fe)Si2O6 (Na,K)xCa2(Mg,Fe)5(Si8-xAlxO22)(OH)2
(K,Na)Si3O8 (Ca,Na)Al1-2Si2-3O8 KAl2(AlSi3O10)(OH)2 K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2 SiO2 Al4(Si4O10)(OH)8
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
40
Silicatos • Minerais mais abundantes da crosta e do manto terrestre. • Unidade fundamental: tetraedros de SiO4. • Essa unidade fundamental é capaz de polimerização. • As diferentes combinações do tetraédros de SiO4 formam os diferentes grupos de silicatos GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
41
CLASSIFICAÇÃO DOS SILICATOS Classe
Arranjo dos tetraedros SiO4
Relação Si:O
Exemplo
Nesossilicatos
isolados
1:4
Olivina (Mg, Fe)2SiO4
Sorossilicatos
duplo
2:7
Hemimorfita Zn4Si2O7(OH)2.H2O
Ciclossilicatos
anéis
1:3
Berilo Be3Al2(Si6O18)
Inossilicatos
cadeias simples
1:3
Enstatita Mg2(Si2O6)
cadeias duplas
4:11
Tremolita Ca2Mg5(Si8O22)(OH)2
Filossilicatos
folhas
2:5
Talco Mg3(Si4O10)(OH)2
Tectossilicatos
estruturas tridimensionais
1:2
Quartzo SiO2
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
42
SILICATOS: Nesossilicatos • Tetraedro isolado 1:4
Fonte: Winter, 2001
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
43
SILICATOS: Sorossilicatos • Tetraedro duplo 2:7
Fonte: Winter, 2001 GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
44
SILICATOS: Ciclossilicatos • Tetraedro em anéis 1:3
Fonte: Winter, 2001
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
45
SILICATOS: Inossilicatos • Tetraedro em cadeias simples 1:3 • Grupo dos Piroxênios Fonte: Winter, 2001 GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
46
SILICATOS: Inossilicatos • Tetraedro em cadeia duplas 4:11 • Grupo dos Anfibólios
Fonte: Winter, 2001 GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
47
SILICATOS: Filossilicatos • Tetraedro em folhas 2:5
Fonte: Winter, 2001 GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
48
SILICATOS: Tectossilicatos • Tetraedro em estruturas tridimensionais 1:2
Fonte: Winter, 2001 GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
49
COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA DA CROSTA TERRESTRE 9 Essencialmente silicática (*) * * * * * *
% em volume feldspatos 58 piroxênios e anfibólios 13 quartzo 11 micas, cloritas, argilominerais 10 olivina 3 aluminossilicatos 2 carbonatos, óxidos, sulfetos, halóides 3 GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
50
RECURSOS MINERAIS • Os materiais de construção são abundantes e de ampla distribuição, apresentando pequeno valor no estado bruto, mas quando processados seu valor aumenta significativamente • Os materiais de construção ocupam o 1º lugar quanto ao volume explorado e o 2º quanto ao valor econômico, logo após os combustíveis (carvão mineral, petróleo, urânio, etc.). GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
51
RECURSOS MINERAIS • Agregados para concreto (areia, cascalho e rochas britadas) • Rochas ornamentais (utilizadas como pedras de fachada e de revestimento: mármore, granito, ardósia, quartzito, etc.) • Produtos cerâmicos (argila e areia) • Fabricação de cimento e cal (calcário ou mármore e rochas argilosas) • Indústria do aço (hematita e calcário ou fluorita) • Indústria do vidro (quartzo em areia, arenito e quartzito) e (calcário). GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
52
BIBLIOGRAFIA • Klein, C. and Hurlbut, C. S., 1993. Manual of mineralogy. 21st ed., John Wiley, New York, 681p. • Ulbrich H.H.G.J. et al. – Apostila do curso GMG2201 • Winter, J.D. 2001. http://www.whitman.edu/geology/winter/
GMG2201 - Elementos de Mineralogia e Geologia
53
