Formação e Classificação dos Minerais

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com importância econômica. AGORA VAMOS ENTENDER COMO OCORRE A FORMAÇÃO DOS MINERAIS? Primeiramente é preciso entender que os minerais podem ser formados no interior ou fora da terra. A origem de um mineral está condicionada aos ingredientes químicos e às condições de pressão e temperatura reinantes no ambiente de formação. Os minerais podem se formar por um processo de fusão, quando associado a um material rochoso fundido, denominado magma, ou por vapores, sem passar pelo está- gio líquido. Como exemplo, podemos citar a formação de cristais de enxofre a partir das fumarolas de atividades vulcânicas (fumaça do vulcão). Outro fator importante, está ligado diretamente ao metamorfismo, onde minerais cristalizados, são modifica- dos por pressão e temperatura. Esses materiais tornam-se instáveis nessa nova condi- ção e se recristalizam (mudam o estado cristalino) em uma nova estrutura cristalina mais estável, sem ocorrer fusão do mineral original (ex: metamorfismo de baixo grau) (Fonte: Texeira, W. et al. Decifrando a Terra. SP: Oficinas de Textos, 2000). Em relação a minerais relacionados a rochas sedimentares químicas, podemos citar a cristalização de substâncias a partir de soluções aquosas a baixas temperaturas (inferiores a 100°C). Como exemplo podemos citar os evaporitos (ex: anidrita, gipso e halita), onde uma solução salina se evapora, precipitando primeiramente os sais menos solúveis e posteriormente os mais solúveis. CLASSIFICAÇÃO DOS MINERAIS RECORDANDO: Íons são Baseado em características similares como sistema de crista- átomos que, por um motivo qual- lização, usos e composição química, os minerais podem ser agrupa- quer, perderam ou ganharam elétrons. dos. Normalmente, nos livros de mineralogia descritiva, usa-se o Quando um átomo perde elétrons tor- critério químico baseado na natureza do radical aniônico do mine- na-se um íon positivo ou cátion, pas- sando a ter excesso de cargas positivas. ral. Usando a barita como exemplo, o radical aniônico é o Contrariamente, ao ganhar elétrons, (quimicamente chamado de sulfato), assim sendo, a barita torna-se um negativo ou será classificada como sulfato. ânion. 8 Ciências Naturais e Matemática UAB 19/116 Por que não usamos Cátion para classificar os minerais? Estudos mostram que mi- nerais com mesmo radical aniônico possuem propriedades fisiológicas e morfológicas muito mais semelhantes entre si, tendem a se formar por processos físico-químico semelhantes e ocorrem associados uns aos outros na natureza. A tabela 1 mostra a classificação simplificada dos minerais. Com algumas exceções de menor significação, todos os minerais que formam as rochas ígneas são silicatos, constituindo assim, bem mais de 90% da crosta terrestre. o Grupo dos Silicatos são subdivididos de acordo com grau de polimerização dos tetraedros e, consequentemente, pela razão Si:O dos ânions (ver tabela 02).PRÁTICA PEDAGÓGICA: Propondo atividades de ensino com os Minerais Após ler os textos recomendados e realizar as atividades, organize uma aula ou um projeto, com os seus alunos do ensino fundamental, em que se proponha o estudo dos minerais mais conhecidos e sua importância sócio-econômica. LEITURA RECOMENDADA PARA SABER MAIS (PARADIDÁTICO) Consulte: DANA-HURLBUT. Canto, Eduardo Leite do. Mine- Manual de Mineralogia. Rio de Ja- rais, Minérios, Metais. De onde vêm? neiro: LTC, 1983. Para onde vão? São Paulo: Editora Moderna, 1996. Tabela 01: classificação simplificada dos minerais CLASSE MINERAL EXEMPLO MINERAL FORMULA QUÍMICA DO MINERAL Elementos nativos Ouro e Enxofre AueS Sufetos Galena e Pirita PbS e Sulfossais Tetraedrita e Enargita e Óxidos Hematita e Cassiterita e SnO₂ Halóides Halita e Fluorita NaCl e Carbonatos Calcita e Dolomita Nitratos Salitre e Salitra do Chile e Boratos Bórax e Kernita 10H,O e Sulfatos e Cromatos Barita e Gipsita BaSO₄ e Fosfatos, Arseniatos e Vanadatos Apatita e Lazulita Tungstatos e Molibidatos Scheelita e Wolframita e (Fe.Mn)WO UAB Ciências Naturais e Matemática ESTUDANDO SOBRE A TERRA 9 20/116TABELA 02: GRUPO DE SILICATOS Classe Mineral Arranjo dos Fórmula Química Exemplo Mineral Tetraedros do Minel Nesossilicatos Isolados Olivina Sorossilicatos Duplo Hemimorfita Ciclossilicatos Anéis Berilo Cadeias Piroxênio Enstatita e Inossilicatos (Simples e Duplas) Anfibólio Tremolita Filossilicatos Folhas Talco Tectossilicatos Estruturas Tridimensionais Quartzo Segundo manual de mineralogia (Dana-Hurlbut, 1983), os prefixos das classes dos silicatos se derivam do grego: neso = ilha; soro = grupo; ciclo = anel; ino = cadeia ou fio; phyllo = folha; tecto = estrutura tridimensional (observe a tabela 02). NOMENCLATURA DOS MINERAIS Desde 1959 a tarefa de normatizar a criação de novas espécies minerais e sua nomenclatura vinha sendo realizada pela CNMMN, que significa Comis- são para Novos Minerais e Nomes de Minerais (em língua inglesa: Commission on New Minerals and Mineral Names). Entretanto, em Julho de 2006, essa Co- missão se fundiu com a Comissão para a Classificação dos Minerais, (em in- glês: Commission on Classification of Minerals), dando origem à Comissão para a Classificação e Nomenclatura de Novos Minerais (Commission on New Mine- rals, Nomenclature and Classification (CNMNC), passando a ser a responsável pela realização das tarefas. (Fonte: Dicionário Pro. Nomenclatura dos Minerais. Disponível em dos Minerais Acesso em Novembro de 2009.) No Brasil, usamos a terminação "ita" para os novos minerais e "ito" para as ro- chas. Por vezes, essa regra não é respeitada, para caso de rochas conhecidas a um longo tempo, cujo nome está consagrado. Quando um mineral é descoberto, as seguintes recomendações devem ser segui- das: 10 Ciências Naturais e Matemática UAB 21/116nome deve indicar a localização geográfica de sua descoberta. Exemplo: moscovita, em derivação a vidro de moscóvia, antiga Rússia; Que o nome indique suas propriedades físicas. Exemplo: tetraedrita, devido ao hábito tetraédrico; Que nome indique a presença de um elemento químico predominante. Exemplo: arsenopirita, cuprita e molibdenita; Em homenagem a uma pessoa. Exemplo: andradita, em homenagem ao geó- logo e patriarca da independência José Bonifácio de Andrada e Silva. termo variedade é utilizado quando ocorrem pequenas variações químicas na composição de um determinado mineral e, nesse caso, o mineral não recebe um novo nome. Por exemplo, quando parte do zinco do mineral esfalerita (ZnS) é substituído por ferro (Zn,Fe)S, origina-se uma variedade de esfalerita rica em ferro. (Fonte: TE- XEIRA, W. et al. Decifrando a Terra. São Paulo: Oficinas de Textos, 2000. p.34) IDENTIFICAÇÃO DOS MINERAIS A composição química e estrutura cristalina dos minerais refletem em suas pro- priedades físicas e morfológicas, caracterizando-os. Muitos minerais podem ser reco- nhecidos rapidamente pela vista ou determinados por simples ensaio, na grande maioria das vezes. Abaixo apresentamos os parâmetros a serem considerados na identificação dos minerais: HÁBITO CRISTALINO: é a forma externa habitual exibida pelo mineral. hábito de um mineral é reflexo de sua estrutura cristalina e será melhor observado quando os minerais se desenvolvem em condições geológicas ideais. Como exemplo, podemos citar o hábito cúbico da pirita; TRANSPARÊNCIA: esses minerais são divididos em transparentes, translúcidos e opacos e estão diretamente relacionados a espessura do mineral. Os minerais transparen- tes não absorvem a luz. Já os translúcidos, absorvem parcialmente, dificultando a observação de suas características. Dessa forma, diminuímos a espessura desses minerais, por meio da confecção de lâminas delgadas, tornando-os transparentes. Quando determinados minerais absorvem totalmente a luz, independente da espes- sura, são chamados de opacos. Por exemplo: elementos nativos metálicos, óxidos e sulfetos; BRILHO: é a quantidade de luz refletida pela superfície do mineral. São divididos em brilho metálico, quando possuem aparência metálica (minerais opacos e de traço escuro) e não metálico, quando não apresentam aparência metálica (minerais claros com traços de coloração clara ou sem cor). Quando trabalhamos com um mineral de brilho não metálico, os seguintes termos podem ser usados: Brilho brilho do vidro (ex: quartzo) Brilho resinoso: com aparência de resina (ex: esfalerita) Brilho nacarado: aparência iridescente de uma pérola UAB Ciências Naturais e Matemática ESTUDANDO SOBRE A TERRA 11 22/116Brilho gorduroso: como se mineral estivesse coberto por uma camada fina de óleo (ex: nefelina) Brilho adamantino: como nome diz, brilho do diamante Observação: vale ressaltar que muitos minerais metálicos quando oxidados perdem parcialmente brilho metálico, como no caso da pirita que quando oxidada se trans- forma em limonita. COR: a cor de um mineral resulta na absorção seletiva da luz e os principais fatores que colaboram para absorção seletiva são presenças de elementos químicos de transição (ferro, cobre, níquel, cromo, vanádio etc) na composição química do mineral, defei- tos na sua estrutura atômica e a presença de pequenas inclusões minerais dispersas. São chamados de minerais idiocromáticos, minerais com cores bem características, como amarelo do enxofre. Outros minerais por apresentar cores variadas, como a turmalina e quartzo, são chamados de alocromáticos. TRAÇO: é a cor que o mineral deixa ao ser riscado em uma placa. Normalmente usa-se uma placa de porcelana branca (com dureza aproximadamente 7 na Escala de Mobs). Vale lembrar que, se mineral em estudo for mais duro que a porcelana, é a porce- lana que será riscada e não mineral. Essa propriedade é bastante útil na identificação de minerais opacos ou ferrosos, que apresentam geralmente traços coloridos. Um exemplo bastante comum é traço vermelho da hematita (Fe₂O₃). A figura 06 mostra vários minerais com os seus res- pectivos traços. COR DO MINERAL COR DO TRAÇO COR DO MINERAL COR DO TRAÇO Auripigmento Calcopirita amarelo amarelo-ouro Amarelo-dourado Hematita Cinabarita marrom Preto Vermelho-marrom preto-avermelhada Vermelho Crocoíta Molibdenita Cinza Amarelo prateada FIGURA 06 MINERAIS E SEUS TRAÇOS [FONTE: ATLAS VISUAIS. A TERRA. SÃO PAULO: EDITORA ÁTICA, 2008] 12 Ciências Naturais e Matemática UAB 23/116A Escala de Mohs quantifica a dureza dos minerais, isto é, a resistência que um determina- do mineral oferece ao risco, ou seja, a retirada de partículas da sua superfície. Dureza Mineral Fórmula Química 1 Talco, (pode ser arranhado facilmente com a unha) 2 Gipsita (ou Gesso), (pode ser arranhado com 2H2O unha com um pouco mais de dificuldade) 3 Calcita, (pode ser arranhado com uma moeda de cobre) CaCO₃ 4 Fluorita, (pode ser arranhada com uma faca de cozinha) 5 Apatita, (pode ser arranhada dificilmente com uma faca de cozinha) 6 Feldspato / Ortoclásio, (pode ser arranhado com uma liga de aço) 7 Quartzo, (capaz de arranhar o vidro. Ex.: Ametista) SiO₂ 8 Topázio, (Capaz de arranhar quartzo) 9 Corindon, (Capaz de arranhar o Topázio) Diamante, (Mineral mais duro que existe, pode 10 arranhar qualquer outro e é arranhado apenas C por outro diamante) A escala de dureza Mohs é usada em mineralogia, no entanto, existem outras escalas de dureza utilizadas em ciência dos materiais. Fonte: http://pt.wikipedia.org PENSE E RESPONDA: giz risca quadro ou é quadro que risca giz? Por quê? UAB Ciências Naturais e Matemática ESTUDANDO SOBRE A TERRA 13 24/116Dureza: dureza é a possibilidade de um mineral ser riscado por um outro mineral. Quanto mais forte for as forças de união entre os átomos do arranjo cristalino, mais duro será mineral. A lâmina de aço apresenta dureza entre 5 e 5.5, desta forma, o canivete passou a ser uma boa ferramenta para testar determinados minerais, abaixo desse valor de dureza. Para classificar a dureza, usamos a escala de Mohs, conforme visto anteriormente, em homenagem ao mineralogista australiano F.Mohs. Essa escala se baseia na dureza crescente de 10 minerais, iniciando pelo talco (Dureza 01), passando pelo gipso, calcita, fluorita, apatita, ortoclásio, quartzo, topázio, co- ríndon e diamante (dureza 10). 1 Talco 4 Fluorita 2 Gipso 3 Calcita 5 Apatita 6 Ortoclásio 8 Topázio 10 - Diamante 7 Quartzo 9 Coríndon FIGURA 07 ESCALA DE MOHS DE DUREZA [FONTE: ATLAS VISUAIS. A TERRA. SÃO PAULO: EDITORA ÁTICA, 2008] CURIOSIDADE: Dureza da unha = 2,5 Dureza de uma moeda de cobre = 3.0 Dureza do aço de uma lima = 6.5 Fratura: denomina-se fratura, a forma como mineral se rompe. As fraturas são clas- sificadas em conchoidal: fratura com superfície lisa e curva, semelhante à superfície interna de uma concha, muito comum nos minerais de quartzo; fratura fibrosa ou estilhaçada: quando mineral se rompe mostrando estilhaços ou fibras; fratura serri- quando mineral se rompe formando uma superfície serrilhada, com bordas cortantes; fratura desigual ou irregular: superfícies rugosas e irregular. Clivagem: se aplicarmos uma força em um determinado mineral e mesmo se romper, produzindo uma superfície plana definida, chamamos de clivagem, caso contrário, ocorreu uma fratura. As clivagens podem ocorrer em uma ou mais direções e se classificam em perfeita, boa e imperfeita. 14 Ciências Naturais e Matemática UAB 25/116CLIVAGEM Clivagem segundo três orientações, formando um Clivagem bloco cúbico segundo uma orientação CLIVAGEM AO LONGO CLIVAGEM AO LONGO DE UM PLANO DE TRÊS PLANOS Clivagem Clivagem segundo quatro orientações, formando um cristal priramidal duplo CLIVAGEM AO LONGO CLIVAGEM AO LONGO DE DOIS PLANOS DE QUATRO PLANOS FIGURA 8 CLIVAGENS Tenacidade: é a resistência que um mineral oferece ao ser rompido, esmagado, curvado ou rasgado, resumindo, é a sua coesão. Os termos usados para as várias espécies de tenacidades são: Quebradiço: mineral que se rompe ou pulveriza com facilidade; Maleável: quando o mineral pode ser transformado em finas lâminas; Séctil: quando um mineral pode ser cortado com o canivete; Dúctil: o mineral pode ser estirado para formar fios; Flexível: quando dobramos um mineral e mesmo não retoma para a posição inicial; Elástico: após dobrarmos um mineral, ele retoma sua posição inicial; Densidade relativa: determinada por uma balança especial, onde mineral é pesado primeiramente no ar, posteriormente, esse mesmo mineral é submerso em um determinado volume de água. A divisão do valor do peso do mineral no ar pelo volume de água deslocado por este mineral é igual à densidade do mineral em estudo. Exemplo: Peso Ar/ Volume deslocado = D (g/cm³). A densidade relativa da maioria dos minerais formadores de rochas entre 2,5 e 3,3. Geminação: é a propriedade de certos cristais aparecerem intercrescidos de ma- FIGURA 09 neira regular. A geminação pode ser simples, por exemplo, dois indivíduos CRISTAL intercrescidos, ou múltipla, chamada de polissintética. Muitas vezes, o tipo GEMINADO DE ESTAUROLITA geminação pode diagnosticar mineral. A estaurolita, pertencente à família dos silicatos, se enquadra nesse diagnóstico. UAB Ciências Naturais e Matemática ESTUDANDO SOBRE A TERRA 15 26/116Propriedades elétricas e magnéticas: dizemos que um mineral é um bom con- dutor de eletricidade, quando o mesmo apresenta ligações atômicas totalmente metálicas, como os metais nativos: ouro, prata e cobre. Quando os minerais apresentam estruturas atômicas parcialmente metálicas, como nos sulfetos, dizemos semicondutores. Os minerais que apresentam ligações covalentes e são denominados não condutores. e piroeletricida- de são propriedades elétricas especiais. Piezoeletricidade é a propriedade de determinados minerais em transformar uma pressão mecânica em carga elé- trica. Essa propriedade faz com que 0 quartzo seja um mineral muito utilizado FIGURA 10 pela indústria eletroeletrônica (no controle de rádio é [FONTE: SCHUMANN, a eletricidade originada pelo aumento do calor, esses minerais quando aquecidos GUIA DOS LISBOA, PORTUGAL: emitem uma corrente elétrica. A turmalina apresenta essa propriedade e é utilizada PRESENÇA, 2001] para medidas de temperatura dos altos fornos. Quando um mineral no seu estado natural é por um é considerado magnético. A magnetita (Fe3O4) e a pirrotita (Fe(1-x)S), são considerados magnéticos. Outros minerais, principalmente os que ferro, podem apresentar suscetibilidades magnéticas na presença de um mais poderoso, como o UNIDADES FORMADORAS DA CROSTA Rochas são produtos consolidados, resultante da união natural de minerais. De- pendendo da força de ligação entre os grãos constituintes, a rocha pode ser dura ou branda, esse fator é primordial para diferenciar rochas de sedimentos, como areia da praia (conjunto de minerais soltos). Quando nos referimos a estrutura da rocha, esta- mos falando do seu aspecto geral externo, dessa forma a rocha pode ser maciça, com cavidades, apresentando minerais distribuídos de forma orientada ou não, Outro aspecto importante e mais detalhado é a textura da rocha, pois nela obser- vamos o tamanho, forma e como se relacionam os cristais ou grãos constituintes. Quando dizemos minerais essenciais, estamos tratando dos que estão sempre presentes, com abundância em determinada rocha e suas proporções irão determinar o seu nome. Já os minerais acessórios podem ou não estar presentes, sem que isso mo- difique a classificação da rocha em estudo. As rochas formadas por minerais agregados pertencentes à mesma espécie mine- ralógica, são denominadas de monominerálicas. Como exemplo, podemos citar cal- cários, mármores e quartzitos. As rochas pluriminerálicas, como o próprio nome diz, são de espécies diferentes. São exemplos de pluriminerálicas: os granitos, gabros e ganisses. W. et al. Decifrando a Terra. São Paulo: Oficinas de Textos, 2000]. FAÇA UMA PESQUISA APRESENTE A DIFERENÇA ENTRE CRISTAL E CRISTALINO. 16 Naturais e Matemática UAB 27/116 OBSERVAÇÃO IMPORTANTE Escala de Wentworth (fração granulométrica) i Argila menor que Silte entre e Areia maior que menor que 2mm maior que 2mm e menor que 4mm Seixo maior que 4mm e menor que 64mm Bloco ou Calhau maior que 64mm e menor que 256mm Matação maior que 256mm