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Aula de mineralogia
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ORIGEM DOS MINERAIS
Entre 4,6 e 4,5 bilhes de anos atrs os minerais se
cristalizaram num oceano global de silicato fundido.
A Terra se diferenciava em um NCLEO composto por ferro e
nquel lquido, um MANTO constitudo por cristais de olivina e
piroxnio e a CROSTA primordial, que flutuava num oceano
de magma, composta basicamente por cristais de anortita.
Naquela poca a Terra j possua uma atmosfera primordial
contendo nuvens que se formaram pela condensao de vapor
d'gua medida que a temperatura atmosfrica foi diminuindo.
A superfcie da Terra ainda era bombardeada por objetos slidos.
A Lua aparece grande no horizonte porque estava mais prxima Terra
ao se formar.
Trajetrias de alguns tipos de onda no interior da Terra.
O percurso da onda P no ncleo externo "K". A onda PKP a que atravessa o manto como onda P,
depois o ncleo externo e volta pelo manto como onda P novamente. O percurso no ncleo interno
chamado "I" para onda P. Letras minsculas designam reflexes: "c" reflexo do ncleo externo e
"i" do ncleo interno. A zona de sombra indica que as ondas PKP atravessaram uma regio de
velocidade menor abaixo do manto. Como no ncleo externo no h propagao das onda S temos
a indicao de que ele se encontra no estado lquido (com densidade maior que a do manto). O
ncleo interno slido.
A origem dos minerais
A origem de um mineral est condicionada aos
ingredientes qumicos e s condies fsicas
(temperatura e presso) reinantes no seu
ambiente de formao.
Um mineral pode se formar de diferentes
maneiras
a partir de uma soluo,
de material em estado de fuso,
vapor.
O estado cristalino pode ser conseguido pela
passagem da matria do estado fsico amorfo para
o cristalino, em ambiente geolgico quente. Isso
ocorre na cristalizao de magma (material
rochoso fundido).
O estado cristalino
O estado cristalino
Ocorre tambm pela condensao de materiais
rochosos em estado de vapor, quando os cristais
se formam diretamente do vapor sem passar pelo
estgio intermedirio do estado lquido.
A condensao de minerais a partir da nebulosa
solar deve ter sido um processo importante
durante a formao dos planetas.
A cristalizao de substncias a partir de solues
aquosas a baixas temperaturas (
Por mudana no estado da matria, de um para
outro estado cristalino.
Materiais rochosos que j esto cristalizados
podem, por modificaes nas condies de
presso e/ou temperatura, passarem para uma
nova estrutura cristalina mais estvel nas novas
condies, sem que haja fuso do mineral inicial.
Este processo importante na formao de alguns
minerais das rochas metamrficas.
O estado cristalino
Classificao sistemtica dos minerais
O estudo sistemtico dos minerais fica facilitado
quando se usam critrios para agrup-los em
conjuntos com caractersticas similares.
Alguns critrios usados para classificar os minerais:
Sistema cristalino Ex: minerais monoclnicos,
cbicos, etc.
Usos Ex: minrios, gemas, minrios formadores
de rochas.
Composio qumica Ex: elementos nativos,
xidos, sulfetos.
Geralmente o critrio utilizado o critrio qumico
baseado na natureza do radical aninico do mineral.
Isso tem algumas vantagens !
minerais com o mesmo radical aninico possuem
propriedades fsicas e morfolgicas muito mais
semelhantes entre si que minerais com o mesmo
ction.
Por exemplo, a siderita (FeCO3) tem mais afinidades com
a calcita (CaCO3), ou com a magnesita (MgCO3), do que
com a pirita (FeS2) ou com a hematita (Fe2O3).
Minerais com o mesmo radical aninico tendem a
se formar por processos fsico-qumicos
semelhantes e a ocorrer associados uns aos
outros na natureza.
Os minerais dentro de uma classe podem ainda ser
subdivididos em famlias, de acordo com o tipo
qumico, grupos, de acordo com a similaridade
estrutural, e espcies (minerais com mesma
estrutura, mas com composio qumica diferente,
como os membros de uma srie isomrfica).
Classificao qumica dos minerais (simplificada segundo Strunz, 1957, 1978)
Elementos nativos
Sulfetos
Halogenetos
xidos e Hidrxidos
Nitratos, Carbonatos e Boratos
Sulfatos, Cromatos, Molibidatos e Wolframatos
Fosfatos, Arsenatos e Vanadatos
Silicatos
Minerais Orgnicos
Das vrias classes minerais existentes, apenas uma,
a dos silicatos, responsvel pela constituio de
aproximadamente 97% em volume da crosta
continental. Minerais das demais classes embora
menos abundantes, tambm so importantes pelo
seu interesse econmico e cientfico.
Silicatos
Os silicatos, devido sua grande importncia, so
subdivididos de acordo com o grau de polimerizao
dos tetraedros SiO44- e conseqentemente pela razo
Si:O dos anions
Tetraedros isolados (nesossilicatos) Si:O = 1:4.
Ex: olivina [(Mg, Fe)2 SiO2], granada, zirco,
topzio.
Duplas de tetraedros (sorossilicatos) Si:O = 2:7.
Ex: hemimorfita [Zn4(Si2O7)(OH).H2O], epidoto.
Anis de tetraedros (ciclossilicatos) Si:O = 1:3.
Ex. Berilo [Be2Al2(Si6O18)], turmalina.
Cadeias de tetraedros (inossilicatos):
a) Cadeias simples Si:O = 1:3.
Ex: piroxnios - enstatita [Mg2(SiO6)]
b) Cadeias duplas Si:O = 4:11.
Ex: anfiblios tremolita [Ca2Mg5[Si8O22)(OH)2]
Folhas de tetraedros (filossilicatos) Si:O = 2:5.
Ex: argilominerais (caulinita, esmectita), micas (muscovita,
biotita)
Estruturas tridimensionais (tectossilicatos) Si:O = 1:2.
Ex: quartzo.
Feldspatos:
a) Potssicos: microclina (KAlSi3O8), ortoclsio (KAlSi3O8).
b) Plagioclsios: albita (NaAlSi3O8), anortita (CaAl2Si2O8).
Elementos nativos
Metais
Grupo do
Ouro
Ouro Au Prata Ag Cobre Cu
Grupo da
Platina Platina Pt
Grupo do
Ferro
a-Fe
a-Fe,Ni
Grupo do
Mercrio Mercrio Hg Amlgama Hg,Ag
Semi-
Metais
Arsnio As Antimnio Sb Bismuto Bi
No-
Metais
Enxofre S Diamante C Grafita C
Elementos nativos
Metais: apresentam alta densidade de ocupao
espacial e uma alta simetria.
No grupo do Ouro o retculo cbico F e o
empacotamento cbico denso // {111}.
No grupo do Ferro o retculo cbico I com densidade
de ocupao menor do que os do grupo do ouro.
Elementos nativos - metais
As propriedades fsicas principais so caracterizadas pela
densidade de ocupao e pelo tipo de ligao (metlica):
o alta densidade,
o alta conduo trmica e eltrica,
o brilho metlico,
o comportamento tico,
o propriedades mecnicas.
Elementos nativos semi-metais
So relativamente frgeis, piores condutores de calor e
eletricidade do que os metais. A sua estrutura no varia
muito de um retculo cbico massivamente deformado
romboedricamente. A clivagem perfeita // {0001} deve-se
ligao homopolar relativamente forte entre os 4 tomos
diretamente vizinhos, mas alm deste limite uma fora de
ligao relativamente fraca.
Elementos nativos no metais
As estruturas cristalinas e os tipos de ligao qumica nos
minerais desta classe so muito contrastantes. As diferenas
no tipo de ligao presente explicam o enorme contraste
observado em algumas propriedades fsicas do diamante e
do grafite, como por exemplo a dureza. O enxofre nativo
pode ocorrer sob a forma ortorrmbia ou monoclnica,
embora a ltima seja muito rara.
Sulfetos e sulfetos complexos
(sulfossais)
Esta classe compreende a maior parte dos minerais
minrios. So minerais opacos com diferentes brilhos
metlicos. Os no-opacos entre eles so translcidos em
sees finas, possuem um alto ndice de refrao e
apresentam brilho adamantino. Seu trao sobre a
porcelana bastante caracterstico.
H entre os sulfetos e arsenatos um pequeno grupo com
estrutura cristalina semelhante, entretanto no possvel
traar uma correspondncia sistemtica genrica entre as
diferentes estruturas cristalinas.
Com a diminuio da proporo Metal/No-Metal entre
os grupos pode-se subdividir este grupo ainda em:
a) Sulfetos com Me:S > 1:1
b) Sulfetos com Me:S = 1:1
c) Sulfetos com Me:S < 1:1
d) Sulfossais (sulfetos complexos)
e) Sulfetos com carter no-metlico.
xidos e hidrxidos
Dentro desta classe o oxignio liga-se a 1, 2 ou mais
metais. Sua estrutura cristalina difere-se da dos sulfetos
por apresentarem aproximadamente ligaes inicas
com transio parcial para ligaes homopolares.
Dependendo da relao metal: oxignio (X:O) podem
ocorrer os seguintes tipos de ligao: X2O, XO, X2O3 e
XO2. Alm destes xidos simples h ligaes
complexas de 2 metais com oxignio, p.e. X[4]Y[6]O4,
como no caso dos espinlios. No espinlio comum o
Mg2+ assume a posio tetradrica de X e o Al3+ a
posio octadrica de Y.
No caso dos hidrxidos, todas as estruturas contm o
grupo oxidrila (OH-) ou molculas de H2O, onde a
fora de ligao geralmente menor do que nos
xidos
Halogenetos
Os minerais desta classe possuem em sua estrutura
grandes ons eletronegativos como Cl-, F-, Br- e I-, que
esto coordenados com grandes ctions.
Halogenetos
Os halogenetos de metais alcalinos so os exemplos
mais prximos de ligao inica pura.
Quando o ction menor e mais facilmente polarizvel,
as ligaes qumicas adquirem um carter ligeiramente
mais covalente, resultando em simetria mais baixa.
Carbonatos
Quimicamente os carbonatos so sais do cido carbnico
(H2CO3). Os ctions podem ter raio inico menor ou
maior que o Ca2+ (=1,06).
Carbonatos
Os carbonatos com ctions de raio inico menor,
como Mg2+, Zn2+, Fe2+ ou Mn2+, possuem estrutura
semelhante da calcita e cristalizam-se na classe
escalenodrica ditrigonal (3 2/m). Carbonatos com
raio inico maior, como Sr2+, Pb2+ ou Ba2+, possuem
estrutura semelhante aragonita e cristalizam-se na
classe rombodrica (2/m 2/m 2/m).
Fosfatos, arseniatos e vanadatos
A classe dos fosfatos, que contm tambm os arseniatos
e vanadatos, caracteriza-se por grandes possibilidades
diadoqucas.
Fosfatos, arseniatos e vanadatos
A apatita seu membro mais importante e freqente. A
estrutura dos minerais desta classe composta por
unidades tetradricas: (PO4)3- , (AsO4)
3- e (VO4)3-, onde
P5+, As5+ e V5+ podem substituir-se simultaneamente
nestes complexos. F, Cl e OH substituem-se
simultaneamente como nions de segunda ordem.