Minerais - DCC

14/08/2016
Introdução à Engenharia Geotécnica
Minerais
Vítor Pereira Faro Sidnei Helder Cardoso Teixeira
[email protected] [email protected]
Agosto 2016
Minerais
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MINERAIS
• A história da utilização dos minerais resulta da observação dos achados arqueológicos. Monazite Ce(PO4)
• O homem pré‐histórico, para cobrir as suas necessidades, fez uso do sílex e outras variedades de quartzo. • Nas sociedades neolíticas, o homem usou gemas ( minerais utilizados em joalharia e ourivesaria ) como moeda de troca. • Quando descobriu os metais ( ouro, cobre, estanho, ferro ) passou a fazer uso deles. • O conhecimento dos metais e a sua utilização caracterizou alguns períodos da antiguidade, como a Idade do bronze ou a Idade do ferro. • Actualmente, o homem faz uso directo ou indirecto de quase todos os minerais conhecidos, mais de 4.000 espécies minerais. Conceito: Minerais
“É uma substância sólida homogênea (cristalina) de ocorrência
natural, de composição química definida (mas em geral não fixa) e com um arranjo atômico altamente organizado. É usualmente
formado por processos inorgânicos.” (Klein e Hurlbut, 1995, Manual of Mineralogy)
– Um mineral é qualquer substância sólida inorgânica
EXCEÇÕES: o petróleo e o âmbar são considerado minerais, embora sejam matéria orgânica e o petróleo não possuir composição química definida.
Mineralogia: ciência que estuda as propriedades, composição, maneira de ocorrência e gênese dos minerais.
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Conceito: Minerais
Suas propriedades podem ser vectoriais ou escalares
conforme dependem ou não da direção em que são medidas ou observadas.
A dureza, a clivagem, a resistência à compressão são exemplos de propriedades vectoriais enquanto que o peso específico e a porosidade são propriedades escalares.
As propriedades vectoriais podem ser contínuas (ex. resistência à compressão) ou descontínuas (ex. clivagem).
Isotropia ‐ mesmo valor para uma determinada propriedade independentemente da direcção em que esta é medida.
Caso contrário – Anisotropia
Conceito: Cristal
Formados quando há um ambiente favorável (aquecimento lento). As moléculas se juntam em forma ordenada. É definido numa geometria em que as faces são planas.
"Toda formação em Cristal é identificado como matéria mineral, mas nem todo mineral se apresenta em forma de cristais".
Os minerais se formam por cristalização, a partir de líquidos magmáticos ou soluções termais, pela recristalização em estado sólido e, ainda, como produto de reações químicas entre sólidos e líquidos.
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Outros Conceitos
Mineralóide: qualquer sólido que ocorra naturalmente e que não possua arranjo sistemático dos átomos (estrutura cristalina).
Minério: todo mineral ou rocha que contém um metal ou mineral explorável em condições econômicas.
Gema: mineral, rocha ou substâncias orgânicas (ex. âmbar), naturais ou artificiais, que apresentam raridade, beleza e durabilidade e podem ser utilizados em joalharia.
Propriedades Físicas dos Minerais
• Hábito
• Clivagem
• Brilho
• Transparência
• Dureza
• Cor e Cor do traço
• Densidade relativa
• Propriedade magnética
• Propriedades organolépticas
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Propriedades Físicas dos Minerais
• As propriedades físicas constituem a base da identificação dos minerais em amostra de mão.
• A identificação inconteste de um mineral só pode ocorrer em laboratório (difração de raios X e análise química).
Dureza
É a resistência ao risco, dada pela escala empírica de MOHS. A variação da dureza dessa escala não é proporcional.
É função da composição química e da estrutura cristalina:
‐ Compostos de metais pesados (Au, Ag, Cu, Pb): moles
‐ Sulfetos em geral: moles
‐ Sulfetos e óxidos de Fe, Ni ou Co: duros
‐ Óxidos e silicatos (especialmente com Al): duros
‐ Diamante e grafite são formados por C. A diferença de dureza é em função da estrutura
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Dureza – escala Mohs
Riscado com a unha
Riscado c/ plástico comum e prego
Riscado c/ prego e canivete de aço
Riscado c/ lima de aço ou vidro
Material que constitui osso animal
Dureza do vidro. Resiste ao prego
Resiste ao canivete e vidro comum
Resiste à lima de aço
Corresponde ao abrasivo “alundum”
Não é riscável
Dureza – escala Mohs
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Dureza – escala Mohs
Talco Gipsita Calcita Fluorita Apatita
Feldspato Quartzo Topázio Coríndon Diamante
Traço
É a propriedade do mineral deixar um risco de pó quando friccionado contra uma superfície não polida de porcelana branca.
Dureza > 7(porcelana) causa sulco nesta, e dizemos que tem traço incolor.
O traço nem sempre apresenta a cor do mineral. Ex:
‐ Hematita (Fe2O3) (preto‐cinzento): traço vermelho‐sangue
‐ Pirita (FeS2) (amarelo‐latão): traço preto‐
esverdeado ou castanho
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Clivagem
É a propriedade de os minerais se partirem em determinados planos ou já apresentarem esses planos, de acordo com suas direções de fraqueza. Pode ser:
‐ Proeminente: mineral apresenta plano evidente e quase perfeito. Ex: mica (folhas //) e calcita (romboedro)
‐ Perfeita: plano apresenta aspereza. Ex: feldspatos
‐ Distinta: planos com pequeno grau de escalonamento. Ex: Fluorita
‐ Indistinta: Apatita
Cleavage in one
directione
Micas – biotite and
muscovite
Cleavage in two
directions at right
angles
Orthoclase
Cleavage in three
directions at right
angles
Halite, galena
Cleavage in three
direction, not at
right angles
Calcite,
Dolomite
Cleavage in four directions
Fluorite,
diamond
Clivagem
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Fratura
Quando os minerais não se partem em planos, mas segundo uma superfície irregular.
‐ Conchoidal: concavidades ± profundas
‐ Igual ou Plana: superfície com pequenas elevações e depressões, mas próxima a um plano
‐ Desigual ou Irregular: superfície irregular
Tenacidade
É a resistência ao choque de um martelo, ou ao corte de uma lâmina de aço.
‐ Quebradiços ou friáveis: reduzem‐se a pó quando submetidos à pressão. Ex: calcita
‐ Sécteis: podem ser cortados por uma lâmina. Ex: gipsita
‐ Maleáveis: redutíveis a lâminas pelo martelo. Ex: ouro
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Flexibilidade
Propriedade que os minerais possuem de sofrerem deformações
‐ Def. Elástica: Deixa de existir quando retirado o esforço Ex: mica
‐ Def. Plástica: Permanece após a retirada do esforço. Ex: talco
Densidade
‐ Indica quantas vezes certo volume do mineral é mais pesado que o mesmo volume de água.
‐ Minerais formadores de rocha oscila entre 2,5 a 3,3.
‐ Minerais com elementos de alto peso atômico (Ba, Pb, Sr...) apresentam densidade > que 4.
‐ Fatores que influenciam na densidade:
a) natureza dos átomos: > Peso Atômico, > Densidade (G)
b) estrutura atômica:
‐ diamante: compacto (3,5)
‐ grafita: menor número de átomos (2,2)
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Densidade
Hábito
É a maneira mais frequente como um cristal ou mineral se
apresenta. Todos os minerais estão enquadrados em um
dos tipos de sistema cristalino. Ex:
- Quartzo: Prismático, terminando por faces de romboedro.
- Feldspatos: Prismas monoclínicos ou triclínicos.
- Micas: Placas tabulares.
- Calcita e dolomita: romboédrico
- Pirita: cúbico
- Gipsita: prismático fibroso
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Propriedades Ópticas: Brilho
É o aspecto da reflexão da luz na superfície do mineral. Pode ser:
‐ Metálico: Semelhante ao dos metais polidos. São geralmente escuros e opacos. Ex.: galena, pirita
‐ Não metálico: são geralmente claros e, quando delgados, são transparentes.
‐ Outros: vítreo (quartzo), resinoso (blenda), graxo (gipsita), adamantino (anglesita), sedoso (gipsita)
Propriedades Ópticas: Cor
Observação em superfície de fratura recente, pois a superfície exposta ao ar se transforma, formando películas de alteração. Ex. minerais ferruginosos podem apresentar uma película amarela de oxidação.
Substituições moleculares também mudam a cor. Ex: Blenda (ZnS) pode ter o Zn substituído por Fe, passando da cor cinza p/ preta.
Micas podem ser incolores, brancas, pretas, esverdeadas. Quartzo pode ser incolor, branco, amarelo, violeta, enfumaçado. Feldspatos são cinzas, róseos ou brancos. (são alocromáticos)
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Classificação dos minerais
A classificação dos minerais baseia-se na composição
química do ânion ou do grupo aniônico, de acordo com a
proposta inicial de Berzelius.
Minerais com mesmo radical aniônico apresentam
propriedades físicas e morfológicas muito mais
semelhantes entre si que minerais com o mesmo cátion.
Minerais com mesmo radical aniônico tendem a ocorrer
associados na natureza, sendo originados por processos
físico-químicos semelhantes.
Classificação dos minerais
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Classificação dos minerais
Identificação das rochas
Pode ser feita pelo tipo de mineral que as integra:
∙ Mineral essencial: o mineral caracteriza um tipo de rocha. Ex: granito, constituído por quartzo, micas e feldspatos;
∙ Minerais acessórios: revelam condições especiais de
cristalização;
∙ Minerais secundários: aparecem na rocha após sua
formação, i.e., formados pela alteração de outros minerais
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Identificação das rochas
*Minerais Máficos: Contém Fe e Mg em sua composição química. São escuros.
.
*Minerais Félsicos: Não contém Fe e Mg. São de cor clara
Características dos silicatos
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Silicatos: Compostos químicos mais presentes na constituição das rochas
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Características dos silicatos
Características dos silicatos
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Características dos silicatos
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