8 Structures

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Estrutura dos Minerais
Silicatos são classificados com base na polimerização Si-O
O tetraedro [SiO4]4-
Estrutura dos Minerais
Silicatos são classificados com base na polimerização Si-O
[SiO4]4- Tetraedros independentes Nesosilicatos
Exemplos: olivina granada
[Si2O7]6- Tetraedro duplo Sorosilicatos
n[SiO3]2- n = 3, 4, 6 Cyclosilicates
Exemplos: benitoita BaTi[Si3O9]
 axinita Ca3Al2BO3[Si4O12]OH
 berilo Be3Al2[Si6O18]
[SiO3]2- cadeia simples Inosilicatos [Si4O11]4- Cadeia dupla
piroxênios piroxenóides anfibólios
Estrutura dos Minerais
Silicatos são classificados com base na polimerização Si-O
[Si2O5]2- Folhas de tetraedros Filosilicatos
micas talco minerais de argila serpentina
Estrutura dos Minerais
Silicatos são classificados com base na polimerização Si-O
[SiO2] Rede 3-D de tetraedros: completamente polimerizado Tectosilicatos
quartzo e minerais de silica feldspatos feldspatóides zeólitas
low-quartz
Estrutura dos Minerais
Silicatos são classificados com base na polimerização Si-O
Estrutura dos Minerais
Nesosilicatos: tetraedros SiO4 independentes
Olivina projeção (100) Azul = M1 amarelo = M2
b
c
projeção
Nesosilicatos: tetraedros SiO4 independentes
Olivina vista ao longo de (100) Azul = M1 amarelo = M2
b
c
perspectiva
Nesosilicatos: tetraedros SiO4 independentes
Olivina vista ao longo de (001) Azul = M1 amarelo = M2
M1 em linha 
partilhando 
arestas
M2 forma 
camadas em a-
c que partilham 
vértices
Alguns sítios 
M2 e M1 
partilham 
arestas
b
a
Nesosilicatos: tetraedros SiO4 independentes
b
c
M1 e M2 como poliedros
Nesosilicatos: tetraedros SiO4 independentes
Olivina projeção (100) Azul = M1 amarelo = M2
Monticelita CaMgSiO4 
Ca → M2 (íons maiores, sítios maiores)
carbonatos metamórficos silicosos de alto grau
Nesosilicatos: tetraedros SiO4 independentes
Ocorrência da Olivina:
 Principalmente em rochas meta-ígneas máficas e 
ultramáficas
 Faialita em meta-formações ferríferas e alguns granitóides 
alcalinos
 Forsterita em alguns mármores dolomíticos
Granada vista ao longo de (001) azul = Si púrpura = A turquesa = B
Granada: A2+3 B3+2 [SiO4]3 
“Piralspitas” - B = Al
Pirope: Mg3 Al2 [SiO4]3 
Almandina: Fe3 Al2 [SiO4]3 
Espessartita: Mn3 Al2 [SiO4]3 
“Ugranditas” - A = Ca
Uvarovita: Ca3 Cr2 [SiO4]3 
Grossularita: Ca3 Al2 [SiO4]3 
Andradita: Ca3 Fe2 [SiO4]3 
Occurrência:
Maioria metamórfica
Algumas ígneas rica em Al
Em alguns peridotitos do manto
Nesosilicatos: tetraedros SiO4 independentes
a1
a2
a3
Nesosilicatos: tetraedros SiO4 independentes
Granada: A2+3 B3+2 [SiO4]3 
“Piralspitas” - B = Al
Pirope: Mg3 Al2 [SiO4]3 
Almandina: Fe3 Al2 [SiO4]3 
Espessartita: Mn3 Al2 [SiO4]3 
“Ugranditas” - A = Ca
Uvarovita: Ca3 Cr2 [SiO4]3 
Grossularita: Ca3 Al2 [SiO4]3 
Andradita: Ca3 Fe2 [SiO4]3 
Occurrência:
Maioria metamórfica
Pralspitas em meta-folhelhos
Ugranditas em meta-carbonatos
Algumas rochas ígneas rica em Al
Em alguns peridotitos do manto
Granada vista ao longo de (001) azul = Si púrpura = A turquesa = B
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
Diopsidio: CaMg [Si2O6] 
b
a 
si
nβ
Diopsidio visto ao longo de (001) azul = Si púrpura = M1 (Mg) amarelo = M2 (Ca)
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
Diopsidio: CaMg [Si2O6] 
b
a 
si
nβ
Onde estão as cadeias Si-O-Si-O??
Diopsidio visto ao longo de (001) azul = Si púrpura = M1 (Mg) amarelo = M2 (Ca)
b
a 
si
nβ
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
Diopsidio visto ao longo de (001) azul = Si púrpura = M1 (Mg) amarelo = M2 (Ca)
b
a 
si
nβ
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
Diopsidio visto ao longo de (001) azul = Si púrpura = M1 (Mg) amarelo = M2 (Ca)
b
a 
si
nβ
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
Diopsidio visto ao longo de (001) azul = Si púrpura = M1 (Mg) amarelo = M2 (Ca)
b
a 
si
nβ
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
Diopsidio visto ao longo de (001) azul = Si púrpura = M1 (Mg) amarelo = M2 (Ca)
b
a 
si
nβ
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
Diopsidio visto ao longo de (001) azul = Si púrpura = M1 (Mg) amarelo = M2 (Ca)
Vista em perspectiva
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
Diopsidio visto ao longo de (001) azul = Si púrpura = M1 (Mg) amarelo = M2 (Ca)
SiO4 como poligonos
IV slab
IV slab
IV slab
IV slab
VI slab
VI slab
VI slab
b
a 
si
nβ
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
Diopsidio visto ao longo de (001) azul = Si púrpura = M1 (Mg) amarelo = M2 (Ca)
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
octaedro M1
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
octaedro M1
octaedro M1
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
por convenção tipo (+) 
octaedro M1
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
por convenção tipo (+) 
(+) octaedro M1
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
(-) octaedro M1
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
(-) octaedro M1
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
por convenção tipo (-) 
T
M1
T
Cria uma unidade na 
estrutura em forma de 
“ I ” 
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
(+)
T
M1
T
Cria uma unidade na 
estrutura em forma de 
“ I ” 
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
A estrutura dos 
piroxênios é composta 
por unidades “ I “ 
alternadas
(+)
(+)(+)
(+)(+)
Note que sítios M1 são 
menores que os sítios M2, 
pois estão nos ápices dos 
tetraedros das cadeias
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
Clinopiroxênios tem 
todas as unidades “I” 
orientadas da mesma 
maneira: todos estão 
com orientação (+) 
(+)
(+)(+)
(+)(+)
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
A estrutura dos 
piroxênios é composta 
por unidades “ I “ 
alternadas
Clinopiroxênios tem 
todas as unidades “I” 
orientadas da mesma 
maneira: todos estão 
com orientação (+) 
Tetraedros e octaedros 
M1 partilham átomos 
de oxigênio apicais 
dos tetraedros 
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
O resultado é uma 
cela unitária 
monoclinica ⇒ 
clinopyroxenes
c
a
(+) M1
(+) M2
(+) M2
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
A cadeia de tetraedros 
acima dos octaedros M1 
está desalinhada em 
relação a cadeia de 
tetraedros abaixo de M1
O mesmo ocorre com as 
camadas M2
Isso também explica a 
dimensão “ a “ da cela 
unitária duas vezes maior 
e também a clivagem dos 
ortopiroxênios {210} ao 
invés de {110) dos 
clinopiroxênios (embora 
ambos a 90o)
c
a
(+) M1
(-) M1
(-) M2
(+) M2
Inossilicatos: cadeia simples - piroxênios 
Ortoproxênios tem 
unidades “ I “ (+) e (-) 
O desalinhamento da 
cadeia é compensado 
acima e abaixo 
resultando em uma cela 
unitária ortorrombica 
Química dos Piroxênios
Anidros alta temperatura ou condições desidratadas 
favorece o aparecimento do piroxênios
A fórmula geral dos piroxênios:
W1-P (X,Y)1+P Z2O6
Onde
 W = Ca Na
 X = Mg Fe2+ Mn Ni Li
 Y = Al Fe3+ Cr Ti
 Z = Si Al
O piroxênio quadrilateral e exsolução (solvus) opx-cpx 
Diopsidio Hedenbergita
Wolastonita
Enstatita Ferrossilita
ortopiroxênios
clinopiroxênios
pigeonita (Mg,Fe)2Si2O6 Ca(Mg,Fe)Si2O6
pigeonita clinopiroxênios
ortopiroxênios
Solvus
1200oC
1000oC
800oC
Química dos Piroxênios
Coexistênciade opx + cpx em muitas rochas (pigeonita somente em vulcanicas)
Piroxênios “Non-quad”
Jadeita
NaAlSi2O6
Ca(Mg,Fe)Si2O6
Aegirina
NaFe3+Si2O6
Diopsidio-Hedenbergita
Ca-Tschermack’s 
molecule CaAl2SiO6
Ca / (Ca + Na)
0.2
0.8
Onfacita
aegirina- 
augita
Augita
Espodumenio: 
LiAlSi2O6
Química dos Piroxênios
Piroxenóides
 Cadeia “Ideal” de piroxênio 
com repetições de 5.2 A (2 
tetraedros) distorce quando 
outros cátions ocupam sítios VI
Wollastonite
 (Ca → M1) 
→ repetição de 3-tet 
Rodonita
MnSiO3
→ repetição 5-tet
Piroxmangita
 (Mn, Fe)SiO3
→ repetição 7-tet
Piroxênio
repetição de 2-tet
7.1 A
12.5 A
17.4 A
5.2 A
Inossilicatos: cadeias duplas - anfibólios 
Tremolita ao longo de (001) 
Tremolita:
Ca2Mg5 [Si8O22] (OH)2
b
a 
si
nβ
azul = Si púrpura = M1 rosa = M2 cinza = M3 (todos Mg) amarelo = M4 (Ca)
Hornblenda:
(Ca, Na)2-3 (Mg, Fe, Al)5 
[(Si,Al)8O22] (OH)2
b
a 
si
nβ
Inossilicatos: cadeias duplas - anfibólios 
Hornblenda ao longo de (001)
azul escuro = Si, Al
púrpura = M1
rosa = M2
azul claro = M3 (todos Mg, Fe)
bolas amarelas = M4 (Ca)
bolas púrpuras = A (Na)
pequenas bolas turquesas = H
Hornblenda (001) azul escuro = Si, Al púrpura = M1 rosa = M2 
azul claro = M3 (todos Mg, Fe)
Hornblenda:
(Ca, Na)2-3 (Mg, Fe, 
Al)5 [(Si,Al)8O22] 
(OH)2
Mesma 
arquitertura “I“, 
mas ‘I’s são mais 
largos (cadeias 
duplas)
Inossilicatos: cadeias duplas - anfibólios 
b
a 
si
nβ
(+) (+)
(+)
(+)
(+)
Hornblende (001) azul escuro = Si, Al púrpura = M1 rosa = M2 
azul claro = M3 (todos Mg, Fe) bolas amarelas = M4 (Ca) bolas púrpuras = A (Na)
pequenas bolas turquesas = H
Inossilicatos: cadeias duplas - anfibólios 
Hornblenda:
(Ca, Na)2-3 (Mg, Fe, 
Al)5 [(Si,Al)8O22] 
(OH)2
Mesma 
arquitertura “I“, 
mas ‘I’s são mais 
largos (cadeias 
duplas)
b
a 
si
nβ
(+) (+)
(+)
(+)
(+)
Todos são (+) em 
clino-anfibólios e 
alternados em 
ortoanfibólios
Hornblende (001) azul escuro = Si, Al púrpura = M1 rosa = M2 
azul claro = M3 (todos Mg, Fe) bolas amarelas = M4 (Ca) bolas púrpuras = A (Na)
pequenas bolas turquesas = H
Inossilicatos: cadeias duplas - anfibólios 
Hornblenda:
(Ca, Na)2-3 (Mg, Fe, 
Al)5 [(Si,Al)8O22] 
(OH)2
Mesma 
arquitertura “I“, 
mas ‘I’s são mais 
largos (cadeias 
duplas)
Inossilicatos: cadeias duplas - anfibólios 
Hornblende (001) azul escuro = Si, Al púrpura = M1 rosa = M2 
azul claro = M3 (todos Mg, Fe) bolas amarelas = M4 (Ca) bolas púrpuras = A (Na)
pequenas bolas turquesas = H
Hornblenda:
(Ca, Na)2-3 (Mg, Fe, Al)5 
[(Si,Al)8O22] (OH)2
M1-M3 sítios pequenos
M4 maiores (Ca)
Sítios A ainda maiores
Variedades de sítios →
ampla composição quimica
Hornblenda:
(Ca, Na)2-3 (Mg, Fe, Al)5 
[(Si,Al)8O22] (OH)2
(OH) está no centro dos 
anéis tetraedrais onde O é 
parte de octaedros M1 e 
M3
(OH)
Inossilicatos: cadeias duplas - anfibólios 
Hornblende (001) azul escuro = Si, Al púrpura = M1 rosa = M2 
azul claro = M3 (todos Mg, Fe) bolas amarelas = M4 (Ca) bolas púrpuras = A (Na)
pequenas bolas turquesas = H
Fórmula geral:
W0-1 X2 Y5 [Z8O22] (OH, F, Cl)2
 W = Na K
 X = Ca Na Mg Fe2+ (Mn Li)
 Y = Mg Fe2+ Mn Al Fe3+ Ti
 Z = Si Al
Novamente, um grande variedade de número e tamanhos de sítios → grande 
amplitude de composição química e portanto ampla faixa de estabilidade 
para os anfibólios
A natureza hidratada implica numa faixa de estabilidade com limites 
superiores de temperatura para os anfibólios
Química dos anfibólios
Diagrama “quadrilateral” Ca-Mg-Fe (analogia com os piroxênios)
Química dos anfibólios
Al e Na tendem a estabilizar formas ortorrômbicas em anfibólios de baixo Ca, assim séries 
ortorrômbicas antofilita ↔ gedrita extendem-se para gedrita rica em Fe em composições mais 
ricas em Na-Al
Tremolita
Ca2Mg5Si8O22(OH)2
Ferroactinolita
Ca2Fe5Si8O22(OH)2
Antofillita
Mg7Si8O22(OH)2 Fe7Si8O22(OH)2
Actinolita
Cummingtonita-grunerita
Ortoanfibólios
Clinoanfibólios
Hornblende tem Al nos sítios tetraédricos
O termo “hornblenda” tem sido aplicado a qualquer anfibólio escuro. Com o uso da 
microssonda petrologistas tem dado nome “hornblenda” a membros de 
composição final e todos os anfibólios são nomeados após a determinação de 
sua composição de membros finais. 
Anfibólios sódicos 
Glaucofana: Na2 Mg3 Al2 [Si8O22] (OH)2
Riebequita: Na2 Fe2+3 Fe3+2 [Si8O22] (OH)2
Anfibólios sódicos são comumente azuis, e frequentemente chamados de 
“anfibólios azuis” 
Química dos anfibólios
Riebequita ocorre comumente em rochas granitóides sódicas
Ocorrência dos anfibólios
Tremolita (Ca-Mg) ocorre em meta-carbonatos
Actinolita ocorre em rochas ígneas básicas metamorfizadas a baixo grau
Ortoanfibólios e cumingtonita-grunerita (todos anfibólios sem Ca, ricos em 
Mg-Fe-) são metamórficos e ocorrem em rochas meta-ultrabásicas e em 
alguns meta-sedimentos. A grunerita rica em Fe ocorre em formações 
ferríferas metamorfizadas
A solução sólida complexa chamada hornblenda ocorre em uma ampla 
variedade de rochas ígneas e metamórficas
Anfibólios sódicos são predominantemente metamórficos onde são 
característicos de metamorfismo de zona de subducção de alta P/T 
(comumente chamados de “xisto-azul” em referência a predominância 
dos anfilbólios sódicos azuis 
Inossilicatos
Piroxênios e anfibólios são muito semelhantes:
 Ambos tem cadeias de tetraedros SiO4 
 As cadeias são conectaddas por octaedros M estilizados em forma de “I”
 Formas monoclinicas ricas em Ca tem todos os T-O-T desalinhados na mesma 
direção
 Formas ortorrômbicas de baixo Ca tem camadas T-O-T (+) e (-) desalinhadas 
alternadamente
+
+ +
+
++
+
++ -
- -
-
-
-
+
++
a
a
+
+ +
+
+ +
+
+ +
+
+ +
-
-
-
-
-
-
Clinopiroxênios
Ortopiroxênios Ortoanfibólios
Clinoanfiibólios
Inossilicatos
Ângulos de clivagem podem ser interpretados em termos das fracas 
ligações em sítios M2 (em torno dos “I”s do que através deles) 
Cadeias simples estreitas → clivagem a 90o nos piroxênios 
Cadeias duplas mais largas → clivagem a 60-120o nos anfibólios 
piroxênios anfibólios
a
b
Inossilicatos
piroxênios
anfibólios
b
a
c
b
a
c
Tetraedros SiO4 polimerizados em folhas 2-D: [Si2O5]
Filossilicatos
 Oxigênios apicais não estão polimerizados e estão ligados a outros constituintes
Camadas tetraedricas são ligadas a camadas octaedricas
Filossilicatos
Pares de (OH) estão localizados no centro de anéis de T onde não há 
oxigênio apical
Camadas octaedricas podem ser entendidas por analogia com hidróxidos
Brucita: Mg(OH)2
Camadas de octaedros Mg 
em coordenação com (OH)
Grande espaçamento ao 
longo de c devido as fracas 
ligações de van der waals
c
Filossilicatos
Gibsita: Al(OH)3
Camadas de octaedros Al em coordenação com (OH)
Al3+ significa que somente 2/3 dos sítios VI podem ser ocupados por razões de balanço de 
carga
 Camadas tipo Brucita podem ser chamadas trioctaedral e do tipo gibsita dioctaedrical
a1
a2
Filossilicatos
Kaolinita: Al2 [Si2O5] (OH)4
Camadas T e camadas diocatedrais (Al3+)
(OH) no centro de anéis T e compõe a base de camadas VI →
(OH)
T 
O 
- 
T 
O 
- 
T 
O
vdw
vdw
fracas ligações van der Waals entre grupos T-O
Filossilicatos
Serpentina: Mg3 [Si2O5] (OH)4
Camadas T e camadas triocatedrais (Mg2+)
(OH) no centro de aneis T e preenche a base de camadas VI layer →
amarelo = (OH)
T 
O 
- 
T 
O 
- 
T 
O
vdw
vdw
Filossilicatosfracas ligações van der Waals entre grupos T-O
Serpentina
Octaedros são um pouco mais largos do 
que tetraedros o que causa um 
arqueamento das camadas T-O (Klein and 
Hurlbut, 1999).
Antigorita mantem a forma 
de folhas por alternância de 
segmentos de curvatura 
oposta
Crisotila não tem esse tipo 
de estrutura e tende a se 
enrolar em tubos
Serpentina
Os tubos enrolados em crisotila resolve o paradoxo 
aparente de folhas de silicatos asbestiformes
S = serpentina T = talcoNagby and Faust (1956) Am. 
Mineralogist 41, 817-836.
Veblen and Busek, 1979, 
Science 206, 1398-1400.
Filossilicatos
Pirofillita: Al2 [Si4O10] (OH)2
Camada T - camada dioctaedral (Al3+) - camada T 
T 
O 
T 
- 
T 
O 
T 
- 
T 
O 
T
vdw
vdw
fracas ligações de van der Waals entre grupos T - O - T
amarelo = (OH)
Filossilicatos
Camada T - Camada trioctaedral (Mg2+) - Camada T
T 
O 
T 
- 
T 
O 
T 
- 
T 
O 
T
vdw
vdw
Amarelo = (OH)
fracas ligações de van der Waals entre grupos T - O - T
T - O - T
Talco: Mg3 [Si4O10] (OH)2
Filossilicatos
Camada T - Camada dioctaedral (Al3+) - Camada T -layer - K
T 
O 
T 
K 
T 
O 
T 
K 
T 
O 
T
K entre grupos T - O - T é mais forte do que vdw
Muscovita: K Al2 [Si3AlO10] (OH)2 (K - AlIV)
Filossilicatos
Camada T - Camada trioctaedral (Mg2+) - Camada T-layer - K
T 
O 
T 
K 
T 
O 
T 
K 
T 
O 
T
Flogopita: K Mg3 [Si3AlO10] (OH)2
K entre grupos T - O - T é mais forte do que vdw
Uma sumário das
Estruturas dos filossilidatos
Filossilicatos
Fig 13.84 Klein and Hurlbut 
Manual of Mineralogy, © John 
Wiley & Sons
Clorita: (Mg, Fe)3 [(Si, Al)4O10] (OH)2 (Mg, Fe)3 (OH)6
Filossilicatos
Muito hidratada (OH)8, estabilidade a baixa temperatura (metamorfismo de 
baixa T e alteração de rochas máficas por resfriamento) 
= T - O - T - (brucita) - T - O - T - (brucita) - T - O - T -
Tectossilicatos
After Swamy and Saxena (1994) J. 
Geophys. Res., 99, 11,787-11,794. 
Tectossilicatos
Quartzo baixa T Quartzo alta T
Projeção (001)
Classe 32 Classe 622
Tectossilicatos
Projeção (010)
Quartzo baixa T Quartzo alta T
Tectossilicatos
Quartzo de baixa T
Prejeção (001) Classe de simetria 32
Tectosilicates
Quartzo de alta T (581oC)
Projeção 001 Classe de Simetria 622
Tectossilicatos
Cristobalita
Projeção 001 Estrutura Cúbica
Tectossilicatos
Stishovita
Ultra Alta Pressão → SiVI
Tectossilicatos
SiIV SiVI
Quartzo-α Stishovita
Tectossilicatos
Série dos Feldspatos Alcalinos
Si4+ → Al3+ + Na+ / K+
Si4+ → 2Al3+ + Ca2+ 
Série dos Plagioclásios
Albita: NaAlSi3O8
Feldspato Potássico
Ortoclásio (2/m)
Pinacóides (001) e 
(010). Primas (110)
Microclínio (var. 
amazonita)
(1) somente 
pinacóides
Geminação Carlsbad 
plano de geminação 
(010)
Formada por uma 
rotação de 180˚ em 
torno do eixo-c
Ortoclásio
Sanidina
(2/m)
Solução sólida completa entre albita e anortita a altas temperaturas. A temperaturas mais 
baixas ocorre exsolução 
Feldspato plagioclásio (um dos minerais mais comuns em rochas crustais também mostra um 
variedade de tipos estruturais. A distribuição de cátions a temperaturas altas é desordenada. 
A temperaturas baixas predomina ocupação dos sítios cristalográficos de maneira mais 
ordenada. A situação é complexa em função da substituição casada
(CaAl)5+⇔ (NaSi)5+
Feldspato Plagioclásio
(Triclínico 1)
Albita NaAlSi3O8 Anortita CaAl2Si2O8
Tectossilicatos
Feldspatos
Albita: NaAlSi3O8
Substituição:
Substituição: 
 + Na+ ou K+
Si4+ → Al3+
2 Si4+ → 2Al3+ 
+ Ca2+