Aula Mineralogia 1_Origem Dos Minerais_aula 4
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ORIGEM DOS MINERAIS
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Entre 4,6 e 4,5 bilhes de anos atrs os minerais se
cristalizaram num oceano global de silicato fundido.
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A Terra se diferenciava em um NCLEO composto por ferro e
nquel lquido, um MANTO constitudo por cristais de olivina e
piroxnio e a CROSTA primordial, que flutuava num oceano
de magma, composta basicamente por cristais de anortita.
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Naquela poca a Terra j possua uma atmosfera primordial
contendo nuvens que se formaram pela condensao de vapor
d'gua medida que a temperatura atmosfrica foi diminuindo.
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A superfcie da Terra ainda era bombardeada por objetos slidos.
A Lua aparece grande no horizonte porque estava mais prxima Terra
ao se formar.
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Trajetrias de alguns tipos de onda no interior da Terra.
O percurso da onda P no ncleo externo "K". A onda PKP a que atravessa o manto como onda P,
depois o ncleo externo e volta pelo manto como onda P novamente. O percurso no ncleo interno
chamado "I" para onda P. Letras minsculas designam reflexes: "c" reflexo do ncleo externo e
"i" do ncleo interno. A zona de sombra indica que as ondas PKP atravessaram uma regio de
velocidade menor abaixo do manto. Como no ncleo externo no h propagao das onda S temos
a indicao de que ele se encontra no estado lquido (com densidade maior que a do manto). O
ncleo interno slido.
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A origem dos minerais
A origem de um mineral est condicionada aos
ingredientes qumicos e s condies fsicas
(temperatura e presso) reinantes no seu
ambiente de formao.
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Um mineral pode se formar de diferentes
maneiras
a partir de uma soluo,
de material em estado de fuso,
vapor.
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O estado cristalino pode ser conseguido pela
passagem da matria do estado fsico amorfo para
o cristalino, em ambiente geolgico quente. Isso
ocorre na cristalizao de magma (material
rochoso fundido).
O estado cristalino
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O estado cristalino
Ocorre tambm pela condensao de materiais
rochosos em estado de vapor, quando os cristais
se formam diretamente do vapor sem passar pelo
estgio intermedirio do estado lquido.
A condensao de minerais a partir da nebulosa
solar deve ter sido um processo importante
durante a formao dos planetas.
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A cristalizao de substncias a partir de solues
aquosas a baixas temperaturas (
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Por mudana no estado da matria, de um para
outro estado cristalino.
Materiais rochosos que j esto cristalizados
podem, por modificaes nas condies de
presso e/ou temperatura, passarem para uma
nova estrutura cristalina mais estvel nas novas
condies, sem que haja fuso do mineral inicial.
Este processo importante na formao de alguns
minerais das rochas metamrficas.
O estado cristalino
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Classificao sistemtica dos minerais
O estudo sistemtico dos minerais fica facilitado
quando se usam critrios para agrup-los em
conjuntos com caractersticas similares.
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Alguns critrios usados para classificar os minerais:
Sistema cristalino Ex: minerais monoclnicos,
cbicos, etc.
Usos Ex: minrios, gemas, minrios formadores
de rochas.
Composio qumica Ex: elementos nativos,
xidos, sulfetos.
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Geralmente o critrio utilizado o critrio qumico
baseado na natureza do radical aninico do mineral.
Isso tem algumas vantagens !
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minerais com o mesmo radical aninico possuem
propriedades fsicas e morfolgicas muito mais
semelhantes entre si que minerais com o mesmo
ction.
Por exemplo, a siderita (FeCO3) tem mais afinidades com
a calcita (CaCO3), ou com a magnesita (MgCO3), do que
com a pirita (FeS2) ou com a hematita (Fe2O3).
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Minerais com o mesmo radical aninico tendem a
se formar por processos fsico-qumicos
semelhantes e a ocorrer associados uns aos
outros na natureza.
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Os minerais dentro de uma classe podem ainda ser
subdivididos em famlias, de acordo com o tipo
qumico, grupos, de acordo com a similaridade
estrutural, e espcies (minerais com mesma
estrutura, mas com composio qumica diferente,
como os membros de uma srie isomrfica).
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Classificao qumica dos minerais (simplificada segundo Strunz, 1957, 1978)
Elementos nativos
Sulfetos
Halogenetos
xidos e Hidrxidos
Nitratos, Carbonatos e Boratos
Sulfatos, Cromatos, Molibidatos e Wolframatos
Fosfatos, Arsenatos e Vanadatos
Silicatos
Minerais Orgnicos
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Das vrias classes minerais existentes, apenas uma,
a dos silicatos, responsvel pela constituio de
aproximadamente 97% em volume da crosta
continental. Minerais das demais classes embora
menos abundantes, tambm so importantes pelo
seu interesse econmico e cientfico.
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Silicatos
Os silicatos, devido sua grande importncia, so
subdivididos de acordo com o grau de polimerizao
dos tetraedros SiO44- e conseqentemente pela razo
Si:O dos anions
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Tetraedros isolados (nesossilicatos) Si:O = 1:4.
Ex: olivina [(Mg, Fe)2 SiO2], granada, zirco,
topzio.
Duplas de tetraedros (sorossilicatos) Si:O = 2:7.
Ex: hemimorfita [Zn4(Si2O7)(OH).H2O], epidoto.
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Anis de tetraedros (ciclossilicatos) Si:O = 1:3.
Ex. Berilo [Be2Al2(Si6O18)], turmalina.
Cadeias de tetraedros (inossilicatos):
a) Cadeias simples Si:O = 1:3.
Ex: piroxnios - enstatita [Mg2(SiO6)]
b) Cadeias duplas Si:O = 4:11.
Ex: anfiblios tremolita [Ca2Mg5[Si8O22)(OH)2]
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Folhas de tetraedros (filossilicatos) Si:O = 2:5.
Ex: argilominerais (caulinita, esmectita), micas (muscovita,
biotita)
Estruturas tridimensionais (tectossilicatos) Si:O = 1:2.
Ex: quartzo.
Feldspatos:
a) Potssicos: microclina (KAlSi3O8), ortoclsio (KAlSi3O8).
b) Plagioclsios: albita (NaAlSi3O8), anortita (CaAl2Si2O8).
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Elementos nativos
Metais
Grupo do
Ouro
Ouro Au Prata Ag Cobre Cu
Grupo da
Platina Platina Pt
Grupo do
Ferro
a-Fe
a-Fe,Ni
Grupo do
Mercrio Mercrio Hg Amlgama Hg,Ag
Semi-
Metais
Arsnio As Antimnio Sb Bismuto Bi
No-
Metais
Enxofre S Diamante C Grafita C
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Elementos nativos
Metais: apresentam alta densidade de ocupao
espacial e uma alta simetria.
No grupo do Ouro o retculo cbico F e o
empacotamento cbico denso // {111}.
No grupo do Ferro o retculo cbico I com densidade
de ocupao menor do que os do grupo do ouro.
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Elementos nativos - metais
As propriedades fsicas principais so caracterizadas pela
densidade de ocupao e pelo tipo de ligao (metlica):
o alta densidade,
o alta conduo trmica e eltrica,
o brilho metlico,
o comportamento tico,
o propriedades mecnicas.
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Elementos nativos semi-metais
So relativamente frgeis, piores condutores de calor e
eletricidade do que os metais. A sua estrutura no varia
muito de um retculo cbico massivamente deformado
romboedricamente. A clivagem perfeita // {0001} deve-se
ligao homopolar relativamente forte entre os 4 tomos
diretamente vizinhos, mas alm deste limite uma fora de
ligao relativamente fraca.
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Elementos nativos no metais
As estruturas cristalinas e os tipos de ligao qumica nos
minerais desta classe so muito contrastantes. As diferenas
no tipo de ligao presente explicam o enorme contraste
observado em algumas propriedades fsicas do diamante e
do grafite, como por exemplo a dureza. O enxofre nativo
pode ocorrer sob a forma ortorrmbia ou monoclnica,
embora a ltima seja muito rara.
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Sulfetos e sulfetos complexos
(sulfossais)
Esta classe compreende a maior parte dos minerais
minrios. So minerais opacos com diferentes brilhos
metlicos. Os no-opacos entre eles so translcidos em
sees finas, possuem um alto ndice de refrao e
apresentam brilho adamantino. Seu trao sobre a
porcelana bastante caracterstico.
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H entre os sulfetos e arsenatos um pequeno grupo com
estrutura cristalina semelhante, entretanto no possvel
traar uma correspondncia sistemtica genrica entre as
diferentes estruturas cristalinas.
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Com a diminuio da proporo Metal/No-Metal entre
os grupos pode-se subdividir este grupo ainda em:
a) Sulfetos com Me:S > 1:1
b) Sulfetos com Me:S = 1:1
c) Sulfetos com Me:S < 1:1
d) Sulfossais (sulfetos complexos)
e) Sulfetos com carter no-metlico.
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xidos e hidrxidos
Dentro desta classe o oxignio liga-se a 1, 2 ou mais
metais. Sua estrutura cristalina difere-se da dos sulfetos
por apresentarem aproximadamente ligaes inicas
com transio parcial para ligaes homopolares.
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Dependendo da relao metal: oxignio (X:O) podem
ocorrer os seguintes tipos de ligao: X2O, XO, X2O3 e
XO2. Alm destes xidos simples h ligaes
complexas de 2 metais com oxignio, p.e. X[4]Y[6]O4,
como no caso dos espinlios. No espinlio comum o
Mg2+ assume a posio tetradrica de X e o Al3+ a
posio octadrica de Y.
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No caso dos hidrxidos, todas as estruturas contm o
grupo oxidrila (OH-) ou molculas de H2O, onde a
fora de ligao geralmente menor do que nos
xidos
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Halogenetos
Os minerais desta classe possuem em sua estrutura
grandes ons eletronegativos como Cl-, F-, Br- e I-, que
esto coordenados com grandes ctions.
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Halogenetos
Os halogenetos de metais alcalinos so os exemplos
mais prximos de ligao inica pura.
Quando o ction menor e mais facilmente polarizvel,
as ligaes qumicas adquirem um carter ligeiramente
mais covalente, resultando em simetria mais baixa.
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Carbonatos
Quimicamente os carbonatos so sais do cido carbnico
(H2CO3). Os ctions podem ter raio inico menor ou
maior que o Ca2+ (=1,06).
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Carbonatos
Os carbonatos com ctions de raio inico menor,
como Mg2+, Zn2+, Fe2+ ou Mn2+, possuem estrutura
semelhante da calcita e cristalizam-se na classe
escalenodrica ditrigonal (3 2/m). Carbonatos com
raio inico maior, como Sr2+, Pb2+ ou Ba2+, possuem
estrutura semelhante aragonita e cristalizam-se na
classe rombodrica (2/m 2/m 2/m).
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Fosfatos, arseniatos e vanadatos
A classe dos fosfatos, que contm tambm os arseniatos
e vanadatos, caracteriza-se por grandes possibilidades
diadoqucas.
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Fosfatos, arseniatos e vanadatos
A apatita seu membro mais importante e freqente. A
estrutura dos minerais desta classe composta por
unidades tetradricas: (PO4)3- , (AsO4)
3- e (VO4)3-, onde
P5+, As5+ e V5+ podem substituir-se simultaneamente
nestes complexos. F, Cl e OH substituem-se
simultaneamente como nions de segunda ordem.