MINERAIS Conceitos, importância, origem e sistemas cristalinos -Aulas 7 e 8-

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1 MINERAIS Conceitos, importância, origem e sistemas cristalinos -Aulas 7 e 8- Prof. Alexandre Paiva da Silva CCTA/UAATA/UFCG Fonte: Adaptado a partir de Machado (2008) INTRODUÇÃO TERRA CROSTA ROCHA MINERAL INTEMPERISMO SOLO COMPOSIÇÃO DA LITOSFERA Rochas Magmáticas Rochas Metamórficas Rochas Sedimentares Minerais CONCEITOS MINERALOGIA Ciência que estuda os minerais e que serve de base para Petrologia, Geologia, Solos, Engenharia Ambiental IMPORTÂNCIA utilização econômica: matéria-prima compreensão da origem e evolução das rochas estudo das rochas natureza e manejo dos solos: erosão, fertilidade, poluição 1

2 CONCEITOS MINERAL Substância ou composto químico resultante de processos inorgânicos, de composição química definida (fixa ou variável entre limites), estrutura interna ordenada e de ocorrência natural na crosta terrestre MINERALÓIDE qualquer sólido ou líquido que ocorre naturalmente e que não possui arranjo sistemático dos átomos que o constitui. Ex: carvão, água, petróleo, mercúrio MINÉRIO mineral ou associação de minerais que podem ser explorados comercialmente Ex: calcopirita, hematita, cuprita 2

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4 Os minerais podem ser classificados de acordo com sua origem, sendo: Minerais magmáticos são aqueles que resultam da cristalização do magma e constituem as rochas ígneas ou magmáticas. Diamante 4

5 Minerais metamórficos originam-se principalmente pela ação da temperatura, pressão litostática e pressão das fases voláteis sobre rochas magmáticas, sedimentares e também sobre outras rochas metamórficas. Granada Minerais sublimados são aqueles formados diretamente da cristalização de um vapor, como também da interação entre vapores e destes com as rochas dos condutos por onde passam. Enxofre Minerais pneumatolíticos são formados pela reação dos constituintes voláteis oriundos da cristalização magmática, desgaseificação do interior terrestre ou de reações metamórficas sobre as rochas adjacentes. Turmalina 5

6 Minerais formados a partir de soluções originam-se pela deposição devido a evaporação, variações de temperatura, pressão, porosidade, ph e/ou eh. Gipsita Evaporação do solvente: neste processo a precipitação ocorre quando a concentração ultrapassar o coeficiente de solubilidade pelo processo de evaporação, fato que ocorre principalmente em regiões quentes e secas, formando sulfatos (anidrita, gipsita etc.), halogenetos (halita, silvita etc.) etc. Perda de gás agindo como solvente: processo que ocorre quando uma solução contendo gases entra em contados com rochas provocando reação, a exemplo do que ocorre quando solução aquosa contendo dióxido de carbono entra em contato com rochas calcárias, caso em que o carbonato de cálcio é parcialmente dissolvido formando o bicarbonato de cálcio (CaH 2 (CO 3 ) 2 ), composto solúvel na solução. Caverna calcária Diminuição da temperatura e/ou pressão: as soluções de origem profunda resultantes de transformações metamórficas (desidratação, descarbonatação, etc.) ou de cristalizações magmáticas normalmente contêm significativas quantidade de material dissolvido. Quando essas soluções esfriam ou a pressão diminui, formam-se minerais hidrotermais, depositados na forma de veios ou filões. Quartzo 6

7 Interação de soluções: O encontro de soluções aquosas com solutos diferentes, ao interagirem, pode formar composto insolúvel ou com coeficiente de solubilidade bem mais baixo, que se precipita. Como exemplo pode ser citado o encontro de uma solução com sulfato de cálcio (CaSO 4 ) com outra contendo carbonato de bário (BaCO 3 ), resultando na formação de um precipitado de barita (BaSO 4 ). Barita Interação de gases com soluções: A passagem de gás por uma solução contendo íons pode gerar precipitados, a exemplo do que ocorre com a passagem de H 2 S (gás sulfídrico) por uma solução contendo cátions de Fe, Cu, Zn etc., formando sulfetos de ferro como pirita (FeS 2 ), calcopirita (CuFeS 2 ), esfalerita (ZnS), etc.. Pirita Ação de organismos sobre soluções: Esse processo resulta da ação dos organismos vivos, animais ou vegetais, sobre as soluções. Dessa forma um grande número de seres marinhos (corais, crinóides, moluscos etc.) extraem o carbonato de cálcio das águas salgadas para formar suas conchas e partes duras de seus corpos, resultando na formação de calcita (CaCO 3 ) e, em menor quantidade, aragonita (CaCO 3 ) e dolomita [MgCa(CO 3 ) 2 ]. Calcita 7

8 Quanto ao termo cristalizado, refere-se ao arranjo interno tridimensional para os minerais. Os átomos constituintes de um mineral encontram-se distribuídos ordenadamente, formando uma rede tridimensional, denominada de retículo cristalino. A unidade que se repete é denominada de cela unitária, que serve de base para a construção do retículo cristalino. Madureira et al.(2000) Na natureza, os cristais perfeitos são raros, mais comumente são encontrados na forma de massas irregulares. Neste último caso a cristalinidade do mineral pode ser reconhecida através de suas propriedades ópticas. Para estudarmos a cristalografia dos minerais, fazemos uso da simetria cristalográfica, através do uso de elementos abstratos (planos, eixos e centro) e suas respectivas operações de simetria (reflexão, rotação e inversão). É denominado eixo de simetria uma reta imaginária que passa pelo centro geométrico do cristal e ao redor da qual, num giro total de 360º, uma feição geométrica do cristal se repete certo número de vezes. Madureira et al.(2000) 8

9 O conjunto de possíveis elementos de simetria encontrados em um cristal é chamado de grau ou classe de simetria. Na natureza existem 32 graus de simetria, agrupados de acordo com a similaridade de seus elementos de simetria em sete sistemas cristalinos CRISTALOGRAFIA Ramo da mineralogia que estuda o estado cristalino (estrutura interna, a forma externa e os princípios que governam o crescimento dos cristais) ESTADO CRISTALINO arranjo regular de átomos, íons ou moléculas nas 3 direções do espaço; envolve as constantes cristalográficas (distâncias, eixos e ângulos) CELA UNITÁRIA und. estrutural tridimensional que define o arranjo espacial dos átomos de um cristal; a forma e o tamanho da cela unitária são definidos pelo comprimento das arestas e ângulos das mesmas CRISTAL sólido mineral uniforme, com faces planas, com estrutura ordenada e composição química definida, conforme um dos sistemas cristalinos SISTEMA CRISTALINO propriedade física que define a forma geométrica do cristal; são em número de seis e seguem critérios que caracterizam eixos e ângulos 9

10 TIPOS DE SISTEMAS CRISTALINOS Isométrico, cúbico ou regular Tetragonal Rômbico Hexagonal Monoclínico Triclínico TIPOS DE SISTEMAS CRISTALINOS Isométrico, cúbico ou regular a = b = c α = β = γ = 90º Ex: galena, pirita, halita Tetragonal ou quadrático a = b c α = β = γ = 90º Ex: zircônio, rutilo, cassiterita 10

11 TIPOS DE SISTEMAS CRISTALINOS Rômbico (ortorrômbico) a b c α = β = γ = 90º Ex: olivina, enxofre, topázio, anidrita Monoclínico a b c α = γ = 90º e β 90º Ex: muscovita, gipsita, ortoclásio TIPOS DE SISTEMAS CRISTALINOS Triclínico a b c α β γ 90º Ex: feldspato, plagioclásio, microclina Hexagonal a1 = a2 = a3 c a1a2 = a2a3 = a3a1 = 120º e α = 90º Ex: quartzo, turmalina, calcita SISTEMAS CRISTALINOS Madureira et al.(2000) 11