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Texto de apoio: MADUREIRA Fº, J. B; ATENCIO; D.; McREATH. Minerais e Rochas: Constituintes da Terra sólida. In: TEIXEIRA et al.. Decifrando a Terra, São.

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2 Texto de apoio: MADUREIRA Fº, J. B; ATENCIO; D.; McREATH. Minerais e Rochas: Constituintes da Terra sólida. In: TEIXEIRA et al.. Decifrando a Terra, São Paulo: Ed. Oficina de Textos, cap. 2, 2000, p Reinaldo G. N. Ramos 1

3 3.1 Apresentação  Para o estudo da Terra  materiais da superfície.  Todos  associações ± características de minerais.  M. inconsolidados (solos, areias) ou  Rochas consolidadas.  Ao longo da história da humanidade estes materiais foram essenciais para o desenvolvimento tecnológico.  O homem moderno é extremamente dependente do reino mineral (Alimentação;Saúde e Higiene; Energia; Construção Civil ) 2

4 3.2 Minerais: Unidades Constituintes das Rochas O que são minerais e rochas MINERAIS = elementos ou c. químicos, de composição definida (com limites), cristalizados e naturais (processos geológicos inorgânicos) em corpos celestes. ESPÉCIE MINERAL = tipo de mineral. Ex: quartzo (SiO 2 ). CRISTAL = quando as condições geológicas favorecem a manifestação da organização atômica interna sob uma forma externa geométrica. ROCHA = associação de minerais unidos por um processo geológico. Características: não é homogênea (sem a continuidade física de um mineral). MINÉRIO = mineral ou rocha de importância econômica. 3

5 Detalhamento dos principais conceitos de minerais 2. “cristalizados” = arranjo atômico interno tridimensional (ordenado)  rede (retículo cristalino).  Retículo cristalino  repetição de uma unidade atômica ou iônica (cela unitária = “tijolo”) “Composição química definida dentro de certos limites” Poucos = composição simples (único elemento). Ex: diamante (C). Alguns = composição fixa, independentemente do ambiente geológico. Ex: quartzo (SiO2). Outros = composição variável. Ex: olivina (Mg,Fe) 2 Si O 4. Pode variar entre dois Fe e zero Mg  série de minerais = grupo das olivinas Arranjo espacial dos íons de Na+ e Cl- no NaCl (halita), mostrando a cela unitária que resulta no hábito cristalino em cubos

6 5 Comprovação da organização interna: hábito cristalino e clivagem Hábito = forma geométrica externa natural, quando desenvolvida sob condições calmas e ideais. Clivagem = quebra em planos preestabelecidos (ligações químicas fracas). Na natureza, os cristais perfeitos dos minerais são raros. Mais comumente se apresentam como massas irregulares, portanto: Outra forma de comprovação da cristalinidade: propriedades ópticas. Mineralóides = substâncias sólidas amorfas. Ex: vidros naturais Clivagem romboédrica da calcita Hábito cúbico da limonita

7 Cristalografia  Estuda a origem, desenvolvimento e classificação dos cristais naturais (minerais) e artificiais.  Simetria cristalográfica = estudo da simetria externa por meio de elementos abstratos (planos, eixo e centro) e operações (reflexão, rotação e inversão).  Grau ou Classe de simetria = conjunto dos possíveis elementos de simetria.  Natureza = 32 graus, agrupados em 7 sistemas: cúbico, tetragonal, trigonal, hexagonal, ortorrômbico, monoclínico e triclínico.  OBS: A escola americana considera apenas 6 sistemas = o trigonal seria uma subdivisão do hexagonal. 6

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10 3.“formado naturalmente”  Ocorrem espontaneamente na natureza.  As sintéticas ajudam a entender o processo de formação natural. Ex: diamante (mineral) e diamante sintético (não é mineral). 4. “inorgânico”  Substâncias biogênicas não são. Ex: pérola, carvão, coral e âmbar (mineralóides) A origem  Condicionada aos elementos químicos e condições físicas (temperatura e pressão) do ambiente geológico.  3 maneiras: SOLUÇÃO (sais); FUSÃO (cristalização do magma) E VAPOR (condensação, p.e., a partir das fumarolas de atividades vulcânicas.  Mais importante nas rochas sedimentares = cristalização a partir de soluções aquosas.  Nas rochas metamórficas = os cristais já formados, por modificações na pressão/temperatura, se recristalizam, sem que haja fusão do mineral inicial. 9

11 10 Diamante, exemplo de Minerais magmáticos que são aqueles que resultam da cristalização do magma (FUSÃO)e constituem as rochas ígneas ou magmáticas. Enxofre, exemplo de minerais formados por condensação Gipsita, exemplo de minerais formados por solução (evaporação, variações de temperatura, pressão, etc.

12 POLIMORFOS 11 Minerais com mesma composição química e estruturas cristalinas diferentes ! Grafita

13 3.2.3 Classificação sistemática  Vantagens do critério químico a) Semelhança com a Química inorgânica; b) O minerais de mesmo radical aniônico = propriedades físicas e morfológicas semelhantes; c) Eles se formam por processos semelhantes e ocorrem associados na natureza. Critérios usadosExemplos Sistemas de cristalizaçãoMinerais cúbicos UsosMinérios, gemas, formadores de rochas Composição química (radical aniônico) Sulfato (BaSO 4 = barita) 12

14 As classes dos minerais ClassesÂnion DominanteExemplo Elementos nativosnenhumOuro (Au) SulfetosS -2 Galena (PbS) SulfossaisA m B n S p (A=metal;B=Arsênio ou Bismuto e S=enxofre Enargita (CuAsS 4 ) Óxidos e HidróxidosO -2 ou oxidrila (OH -) Gelo (H 2 O); Hematita – Fe 2 O 3; gibbsita – Al (OH) 3 Halóideshalogênicos (Cl, F, Br e I)Halita (NaCl) Carbonatos:CO Calcita (CaCo 3 ) NitratosNO -3 Salitre (KNO 3 ) BoratosB e O -2 Bórax Na 2 B 4 O 7.10H 2 O Sulfatos e CromatosSO 4 -2 e CrO 4 2– Barita (BASO 4 ) ; Cromita (FeCr 2 O 4 ) Fosfatos, arseniatos e vanadatos PO 4 3- ;AsO 4 3− ; VO 4 - Apatita {Ca 5 (F,Cl,OH)PO 4 ) 3 } Tungstatos e molibdatosWO 4 -2 ; MO 4 -2 Scheelita (CaWO 4 ) Silicatos[SiO 4 ] 4- (Si:O). Si:O=1:2 - quartzo 13

15 14 Elemento nativo: ouro (Au) Sulfetos: Galena (PbS) Os silicatos formam a classe química máxima entre os minerais. Contém vários elementos, dos quais os mais comuns são; Na, K, Ca, Mg, Al e Fe, em combinação com o Si e o oxigênio, formando freqüentemente estruturas químicas muito complexas. As classes acima se subdividem em famílias na base dos tipos químicos, e as famílias, por sua vez, podem ser em grupos que mostram semelhança íntima estrutural e cristalográfica. Um grupo é constituído de espécies que podem formar séries entre si e, finalmente, uma espécie pode ter diversas variedades. Óxidos: Hematita (Fe 2 O 3 ) Halóides: Fluorita(Ca F 2 ) Carbonatos: Malaquita (Cu CO 3 )

16 15 Nitratos: salitre KNO 3 Boratos: Borax Na 2 B 4 O 5 (OH) 4.8(H 2 O) Sulfatos e Cromatos: Barita BaSO 4 Fosfatos, arseniatos e vanadatos: Apatita Ca 5 (PO 4 ) 3 (F,OH,Cl) Tungstatos e molibdatos Scheelita CaWO4 Silicatos: quartzo SiO 2


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