Introdução ao estudo das rochas e minerais

MINERAIS
&
ROCHAS
DEFINIÇÃO
• MINERAIS
→ Elementos ou compostos químicos com composição definida dentro de certos limites,
cristalizados e formados naturalmente por meio de processos geológicos inorgânicos na
Terra ou em corpos extra-terrestres.
→ química e propriedades cristalográficas caracterizam suas singularidades (SiO2)
→ sempre que sua cristalização se der em condições geológicas ideais, sua organização
atômica interna se manifestará em uma forma geométrica externa (faces, arestas e
vértices naturais)
DEFINIÇÃO
• ROCHAS
→ Associação de minerais que, por diferentes motivos geológicos, acabam ficando
intimamente unidos.
→ embora coesa e, muitas vezes, dura, a rocha não é homogênea (não possui a
continuidade física de um mineral).
# MINÉRIO
→ temo utilizado quando a rocha ou o mineral apresentar uma importância econômica.
DEFINIÇÃO
• MINERAIS
”... elementos ou composto químico com composição definida dentro de certos limites ...”.
→ alguns poucos minerais têm uma composição química simples (dada por átomos de um
mesmo elemento químico – C, S e Au)
# A grande maioria dos minerais mostra-se formada por compostos químicos que
resultam da combinação de diferentes elementos químicos (fixa ou variável) → (SiO2)
”... cristalizado ...”.
→ arranjo atômico interno tridimensional característico (retículo cristalino)
DEFINIÇÃO
• MINERAIS
”... formado naturalmente ...”.
→ as substâncias devem ocorrer espontaneamente na natureza
# substâncias sintéticas, produtos resultantes de combustão ou formados a partir de
materiais artificiais não são considerados minerais (embora apresentem características de
seus equivalentes naturais)
”... processos inorgânicos ...”.
→ pérola, âmbar,
(mineralóides)
recifes,
carvão
(biogênicas)
não
são
consideradas
minerais
ORIGEM DOS MINERAIS
→ condicionada aos ingredientes químicos e às condições físicas (temperatura e pressão)
reinantes no seu ambiente de formação
# minerais originados no interior da Terra são geralmente diferentes daqueles formados
na sua superfície
→ solução de material em estado de fusão ou vapor
1. Formação de um núcleo
2. Aderência do material formador
3. Crescimento do cristal
LIGAÇÕES QUÍMICAS NO REINO MINERAL
IÔNICAS → cátions e ânions (NaCl – halita)
COVALENTES → compartilhamento de elétrons (CaCO3, Fe2O3)
VAN DER WAALS → pequenas cargas residuais que unem moléculas praticamente
neutras
# Minerais polimorfos → possuem a mesma composição química, mas diferentes
estruturas cristalinas (propriedades físicas e morfológicas diferenciadas)
calcita e aragonita
# Minerais isomorfos → possuem estrutura cristalina semelhante, mas composição
química diferente (CaCO3, MgCO3)
CLASSIFICAÇÃO DOS MINERAIS
# Sistema de cristalização → minerais monoclínicos, cúbicos, etc.
# Usos → minérios, gemas, minerais formadores de rochas
# Composição química → elementos nativos, óxidos, sulfetos
# Radical aniônico → tendem a se formar por processos físicos-químicos semelhantes, a
ocorrer associados uns aos outros e a possuir propriedades físicas e morfológicas muito
mais semelhantes entre si que minerais com o mesmo cátion.
1. Nitratos – Salitre (KNO3), Salitre-do-chile (NaNO3)
2. Sulfetos – Galena (PbS), Esfarelita (ZnS), Pirita (FeS2)
NOMENCLATURA DOS MINERAIS
• Controlada pela Comissão de novos minerais e novos nomes de minerais (CNMNM)
# Os nomes minerais devem ter, no caso brasileiro, a terminação “ita” (em contraposição,
as rochas devem ter a terminação “ito”)
# O nome deve indicar a localização geográfica de sua descoberta
# O nome deve indicar uma de suas propriedades
# O nome deve indicar a presença de um elemento químico predominante
# O nome deve homenagear uma pessoa predominante
IDENTIFICAÇÃO DOS MINERAIS
•Os minerais mais comuns podem, muitas vezes, ser identificados simplesmente com a
observação de suas propriedades físicas e morfológicas – decorrentes de suas composições
químicas e estruturas cristalinas.
1. Hábito cristalino – forma geométrica externa exibida pelos cristais dos minerais (a
qual reflete sua estrutura cristalina)
#
#
#
#
#
laminar
prismático
fibroso
acicular
tabular
IDENTIFICAÇÃO DOS MINERAIS
2. Transparência – capacidade que um mineral possui de permitir a passagem da luz
•
Transparentes – não absorvem a luz.
•
Translúcidos – permitem que a luz passe quando produzidas lâminas cristalográficas.
•
Opacos – absorvem totalmente a luz (independentemente da espessura do mineral).
IDENTIFICAÇÃO DOS MINERAIS
3. Brilho – quantidade de luz refletida pela superfície de um mineral.
•
Metálico – reflete mais de 75% da luz incidente (minerais opacos).
•
Vítreo – brilho da fratura fresca do vidro.
•
Gorduroso – brilho do azeite.
•
Sedoso
IDENTIFICAÇÃO DOS MINERAIS
4. Cor – resultante da absorção seletiva de luz, à qual mostra-se associada a:
#
#
#
#
elementos químicos de transição (ferro, cobre, níquel, cromo, vanádio)
composição química do mineral
defeitos da estrutura atômica do mineral
presença de inclusões minerais dispersas através dos cristais
•
Idiocromáticos – possuem apenas uma cor (enxofre – amarelo).
•
Alocromáticos – sua cor varia amplamente (quartzo)
IDENTIFICAÇÃO DOS MINERAIS
5. Traço – corresponde a cor do próprio mineral (obtida riscando-se o mineral contra uma
placa (ou fragmento de porcelana) em geral de cor branca).
•
Útil na identificação de minerais opacos ou ferrosos.
•
Minerais translúcidos – normalmente exibem traço branco.
•
Ao provar minerais mais duros que a porcelana, o traço resultante não é do mineral
(mas sim da porcelana).
IDENTIFICAÇÃO DOS MINERAIS
6. Dureza – A Escala de Mohs quantifica a dureza dos minerais, isto é, a resistência que
um determinado mineral oferece ao risco (à retirada de partículas da sua superfície). Esta
escala foi criada em 1812 pelo mineralogista australiano Friedrich Mohs com 10 minerais
de diferentes durezas existentes na crosta terrestre (atribuindo-os valores de 1 a 10).
DUREZA
MINERAL
FÓRMULA QUÍMICA
1
Talco (pode ser arranhado facilmente com a unha)
Mg3Si4O10(OH)2
Gipsita (ou gesso) (pode ser arranhado com unha com um pouco mais de
2
CaSO4·2H2O
dificuldade)
3
4
5
6
7
8
9
10
Calcita (pode ser arranhado com uma moeda de cobre)
CaCO3
Fluorita (pode ser arranhada com uma faca de cozinha)
CaF2
Apatita (pode ser arranhada dificilmente com uma faca de cozinha)
Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)
Feldspato / ortoclásio (pode ser arranhado com uma liga de aço)
KAlSi3O8
Quartzo (capaz de arranhar o vidro. Ex.: ametista)
SiO2
Topázio (capaz de arranhar o quartzo)
Al2SiO4(OH-,F-)2
Córidon (capaz de arranhar o topázio. Exs.: safira e rubi)
Al2O3
Diamante (mineral mais duro que existe, podendo arranhar qualquer outro e
C
sendo arranhado apenas por outro diamante)
IDENTIFICAÇÃO DOS MINERAIS
7. Fratura – superfície irregular e curva resultante da quebra de um mineral (irregulares
ou conchoidais).
8. Clivagem – superfície regular resultante da quebra de um mineral (a maioria dos
minerais, além de mostrar superfícies de fratura, apresenta uma ou meis superfícies de
clivagem).
9. Densidade – indica quantas vezes certo volume do mineral é mais pesado que o mesmo
volume de água.
ROCHAS
• Produtos consolidados, resultantes da união natural de minerais
# Diferente dos sedimentos (areia), as rochas possuem seus cristais ou grãos constituintes
muito bem unidos.
Estrutura → aspecto geral da rocha (maciço, com cavidades, etc.)
Agregação mineralógica:
1. Minerais essenciais – estão sempre presentes Suas proporções determinam o nome
dado a rocha)
2. Minerais acessórios – podem ou não estar presentes (não modifica a classificação da
rocha em questão)
CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS
• ÍGNEAS → resultam do resfriamento de material rochoso fundido
1. Ígnea intrusiva – o resfriamento ocorre no interior do globo terrestre
2. Ígnea extrusiva – o resfriamento ocorre na superfície do globo terrestre
# Para avaliar se a rocha é intrusiva ou extrusiva é necessário avaliar sua textura
1. Ígnea intrusiva – resfriamento lento (minerais em formação crescem o suficiente para
serem facilmente visíveis) GRANITO
2. Ígnea extrusiva – resfriamento rápido (não há tempo suficiente para os cristais
crescerem muito – textura e granulação fina)
CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS
• SEDIMENTARES → resultam da compactação de fragmentos produzidos pela ação dos
agentes intempéricos.
# Diagênese – processo geológico que une as partículas sedimentares (compactação e
cimentação)
# Classificam-se de acordo com o tamanho de suas partículas constituintes (são
reconhecidas pela seqüência de camadas horizontais com espessuras variáveis que
normalmente exibem)
CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS
# Rochas sedimentares clásticas – constituída por partículas preexistentes.
# Rochas sedimentares não-clásticas (químicas) – formadas pela precipitação de
radicais salinos (produzidos pelo intemperismo químico) dissolvidos nas águas dos
rios, lagos e mares.
•
•
Ânions – carbonatos, cloretos e sulfatos
Cátions – Na, K, Mg e Ca
# Biólitos – depósitos sedimentares de origem orgânica (restos de vegetais, conchas de
animais, excrementos de aves (turfa, lumaquela e guano)
CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS
• METAMÓRFICAS → resultam da transformação de uma rocha preexistente no estado
sólido (aumento de pressão e\ou temperatura)
1. Metamorfismo termal – predomina o aumento de temperatura
2. Metamorfismo dinâmico – predomina o aumento de pressão
# Quando a temperatura do metamorfismo ultrapassa um certo limite, determinado pela
natureza química da rocha e pela pressão vigente (700°C – 800°C) as rochas começam
a se fundir – produzindo novamente um magma
O CICLO DAS ROCHAS
•As rochas fazem parte de um planeta cheio de energia, que promove, com sua alta
temperatura e pressão interna, abalos sísmicos, movimentos tectônicos de placas e
atividades vulcânicas em uma dinâmica muito intensa.
•As atuais rochas ígneas superficiais da Terra, sofrendo o constante ataque dos agentes
intempéricos, lentamente reduzem-se a material fragmentar.
•A ação de agentes de erosão e transporte redistribui o material fragmentar através da
superfície (transformando-se em rochas sedimentares através da compactação de
fragmentos, expulsão de água intersticial e cimentação dos fragmentos uns aos outros.
O CICLO DAS ROCHAS
•As rochas sedimentares, por sua vez, por aumento de pressão e temperatura, gerarão
rochas metamórficas.
•Ao aumentar a pressão e, especialmente, a temperatura, em determinado ponto ocorrerá
a fusão parcial e novamente a possibilidade de formação de uma nova rocha ígnea
UTILIDADE DOS MINERAIS
•Os minerais e rochas representam bens minerais de grande importância ao conforto e
bem-estar da humanidade, encontrando utilizações das mais diversas formas:
1. Metalurgia
2. Construção civil
3. Indústria de fertilizantes