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Mineralogia Fundamental
Antonio Liccardo
Bibliografia especfica
Klein C. & Hurlbut Jr. C.S. 1993. Manual of Mineralogy. 21. ed. New York, John Wiley & Sons. 681p. Dana, J. D. (1981). Manual de Mineralogia. Rio de Janeiro, Livros Tcnicos e Cientficos, 2 vols. Press, Siever, Grotzinger e Jordan - Para Entender a Terra Ed. Bookman Teixeira, Toledo, Fairchild & Taioli , Decifrando a Terra, Ed.Oficina de Textos Hurlbut Jr. C.S. & Switzer G.S. 1980. Gemologia . Barcelona, Omega. 243p. Anderson, B. W. 1984. A identificao das gemas. Rio de Janeiro. Ao Livro Tcnico. 460p. CETEM, 2008. Rochas & Minerais Industriais usos e especificaes
Minerais na forma de gros, cuja identificao das propriedades fsicas revela o significado geolgico do ambiente
CONSTRUO: AREIA, CASCALHO, BRITA, PEDRA, ARGILA,
CIMENTO, AO, ALUMNIO, ASFALTO, VIDRO, GESSO ENCANAMENTO E ELETRICIDADE: FERRO, COBRE, LATO, CHUMBO, AMIANTO, VIDRO TINTAS: PIGMENTOS, ENCORPANTES DE TALCO E AMIANTO MOBLIA: FERRO E AO, LIXAS DE GRANADA E RUTILO ROUPAS: FIBRAS NATURAIS CRESCIDAS COM FERTILIZANTES, CORANTES COMIDA: SAL, FERTILIZANTES, MQUINAS DE PROCESSAMENTO, EMBALAGENS DE METAL E VIDRO, LOUA DE CERMICA E VIDRO, PANELAS DE METAL, VIDRO E CERMICA COSMTICOS: SAIS, CORANTES, EXCIPIENTES
Histria Textos bblicos Arqueologia paleoltico, neoltico, egpcios Plnio, o velho Tratado das Pedras Preciosas Idade mdia alquimistas Sculo XVIII sistematizao como cincia Sculo XIX Jos Bonifcio no Brasil Sculo XXI mineralogia moderna
Importncia da extrao mineral e do conhecimento mineralgico desde o paleoltico
Plnio, o velho Tratado das Pedras Preciosas Idade mdia alquimistas
NaturalistasJohn Mawe - 1812
Mineralogia atual Desde Jos Bonifcio Cincia aplicada IMA 30 minerais tipo 1959-2008 Muitos foram invalidadosJos Bonifcio de Andrada e Silva sc XIX
11 de 2003 a 2007 Geodiversidade desconhecida !
Daniel Atncio - USP Mineralogia descritiva depende diretamente de colecionadoresGranada Andradita Museu Ouro Preto
Minerais descobertos no sculo XXI
Coutinhota Matioliita Menezesita
Kalungata Arrojadita (PbFe) Ruifrancota Guimaresita
Lindbergita
Oxikinoshitalita Bedadata
Atenciota
COMO SE CLASSIFICAM OS MINERAIS?
-Plnio (77 DC): gemas, pigmentos, minrios -Avicena, Agricola: caractersticas fsicas
-Cronstedt (sculo 18): classificao qumica-Berzelius (sculo 19) e James Dana (1850)
Elementos nativos Sulfetos Halides xidos Hidrxidos Carbonatos Fosfatos Boratos Vanadatos Nitratos Arsenatos Sulfatos Silicatos
Classificao qumica dos minerais
Nesossilicatos Sorossilicatos Ciclossilicatos Inossilicatos Filossilicatos Tectossilicatos
Classificao de minerais pelo uso Metlicos No-metlicos fsicos qumicos
Metlicos RMI Gemas guas Energticos
Minerais Metlicos
Ferrosos uso intensivo na metalurgia (Fe, Mn, Ni, Cr, Co, Mo, Nb, V, W) No-ferrosos bsicos (Cu, Zn, Pb,Sn) leves (Al, Mg, Ti, Be) Preciosos Au, Ag, Pt, Os, Ir, Pd, R, Ru Raros escndio, ndio, germnio, glio, etc...
No-metlicos Rochas e Minerais Industriais
Estruturais ou para construo civil areia, brita, calcrio, gipsita, argila vermelha, amianto, vermiculita... Indstria qumica enxofre, barita, fluorita, cromita, pirita... Indstria cermica argilas, caulim, feldspato, quartzo... Refratrios magnesita, bauxita, grafita, cianita... Isolantes amianto, vermiculita, mica... Fundentes fluorita, criolita... Abrasivos diamante, corndon, granada... Carga talco, gipsita, barita, caulim, calcita... Pigmentos barita, minerais de titnio, azurita... Agrominerais fosfato, calcrio, enxofre, sais de potssio, flogopita... Ambientais zelitas, vermiculita, calcrio, atapulgita...
No-metlicos gemas, guas e energticos Pedras preciosas diamante, berilo, corndon, turmalina, quartzo...
guas* minerais e subterrneas (classificao comercial!) Energticos urnio, trio, turfa*, carvo*, petrleo* * (no so minerais, mas so estudados na geologia e extrados por minerao)
Classificao industrial Fsicos mantm a identidade original estruturais, cargas, auxiliares de processos, fundio... Qumicos perdem a identidade original insumos para industria qumica, fertilizantes, fluxo de metalurgia...
O QUE MINERAL?calcofilita serpierita
slido homogneo, cristalino, inorgnico, de ocorrncia
natural (processos geolgicos) e composio qumica definida combinao ordenada dos tomos, com propriedades cristalogrficas especficas retculo cristalino
Estrutura cristalina e composio qumica iro determinar as propriedades fsicas dos minerais
Rocha (I,S,M) um agregado coeso de minerais.
Cristal: um slido homogneo com ordem interna regular limitado por faces planas.
COMO SE FORMAM?
Ambiente magmtico Ambiente sedimentar Ambiente metamrfico
COMO SE FORMAM?
cristalizao se inicia com a formao de microcristais faces cristalinas se mantm, enquanto houver espao: no magma, cavidades, fraturas, poros interferncia de faces sobre outras quando acabar o espao
Estrutura cristalina Todos os minerais apresentam estrutura cristalina. A Estrutura cristalina propriedade caracterstica de cada mineral Todas as espcies de um mesmo mineral tm estrutura cristalina idntica
Halita ClCl
Na
Cl
Cl NaCL: sal de cozinha
EXEMPLO DE ESTRUTURA CRISTALINASILICATOS
A estrutura bsica do silicatos o tetraedro (SiO4)4-.
O Si4+ localizado na regio central, est rodeado por quatro tomos de oxignio.
Estrutura cristalina
Em uma pilha cada tijolo representa uma cela unitria. A distribuio em 3D forma a estrutura cristalina. Tijolos formando montes - celas unitrias sem qualquer periodicidade material amorfo.
Os Sistemas Cristalinos Para classificar os sistemas cristalinos, toma-se o sistema cartesiano da figura:
Sistemas CristalinosSISTEMA
Constantes lineares
Constantes angulares
ExemplosFLUORITA
Simetria4E3
a=b=cCBICO
= = = 90 = = = 90 = = = 90
a=bcTETRAGONAL
ZIRCO
E4
abcORTORRMBICO
TOPZIO
3E2
abcMONOCLNICO
= = 90 90 = = 120 = 90
MALAQUITA
E2
abcTRICLNICO
ALBITA
C
TRIGONAL
a1 = a2 = a3 c
TURMALINA
E3
HEXAGONAL
a1 = a2 = a3 c
= = 60 = 90
BERILO
E6
Sistemas Cristalinos
Estrutura dos materiais reflete-se nas propriedadesPOLIMORFISMOminerais com mais de uma forma cristalina
Composio qumica - C
depende das condies de formaoDiamante - estrutura cristalina cbica
Grafita - estrutura cristalina cbica
Identificao dos mineraisAs propriedades fsicas mais bvias e mais facilmente comparveis so as mais utilizadas na identificao dos minerais.Na maioria das vezes, essas propriedades, e a utilizao de tabelas adequadas, so suficientes para uma correta identificao. Tcnicas mais avanadas: anlises qumicas, microscpio petrogrfico, difrao de raios X...
???
???
???
Propriedades fsicas (s.s)
Hbito Dureza Tenacidade Fratura, clivagem, partio Densidade Propriedades eltricas e magnticas Condutibilidade trmica
Hbito
O formato com que o mineral encontrado pode ser til na sua identificao e algumas vezes at diagnstico. Est relacionado ao sistema de cristalizao ou ausncia de cristalizao em materiais amorfos
Nem sempre est presente!
Hbito
Formas do diamante Goldschmidt 1920 e outros exemplos de hbitos em minerais
Hbito
Formas variadas de diamantes de vrias procedncias
TenacidadeResistncia oferecida a esforos mecnicos ao ser rompido, esmagado ou dobrado. Coeso
Tenaz gata e jade Quebradio enxofre Malevel - ouro Dctil - prata Sctil - gipsita Flexvel - molibdenita Elstico - micas
TenacidadeA tenacidade permite um nvel de escultura excepcional em alguns agregados minerais como a nefrita (jade) ou calcednia (gata)
DurezaResistncia ao risco. Capacidade de um mineral riscar ou ser riscado por outro
Propriedade diretamente ligada estrutura do cristal Aumenta com a densidade de empacotamento dos ons diamante Aumenta com a diminuio do tamanho dos ons calcita (3) e magnesita (4,5)
Dureza - escalasESCALA DE MOHS 1 2 MINERAL Talco Gipso ESCALA DE ROSIWAL 0,03 1,25
34 5 6 7 8 9
CalcitaFluorita Apatita Ortoclsio Quartzo Topzio Corndon
4,55,0 6,5 37 120 170 1.000
10
Diamante
140.000
Dureza Vickers um mtodo de classificao da dureza baseada na compresso de uma ponta piramidada. Neste mtodo, usada uma pirmide de diamante que comprimida, com uma fora arbitrria "F", contra a superfcie do material. Calcula-se a rea "A" da superfcie impressa pela medio das suas diagonais.
Dureza - anisotropia
Na escala Knoop e Rosiwal o diamante de dureza 10 muitas vezes mais duro que corndon de dureza 9
Propriedade vetorial varia conforme certas direes nas faces dos cristais
ClivagemQuando um mineral se rompe ao longo de planos de fraqueza quando aplicada uma fora adequada.
Caracterstica intrnseca de alguns minerais Ocorre paralelamente aos planos de tomos Espaamento reticular maior ou tipo mais fraco de ligao ou ambos Todo plano de clivagem paralelo a uma face ou possvel face do cristal
Clivagem
Clivar uma das etapas na lapidao do diamante
Clivagem
Perfeita Boa Ruim Ausente
Clivagem em uma ou mais direes. Ex: feldspato em duas direes (boa e imperfeita) e galena 3 direes.
Clivagem
Fluorita: 4 direes, 8 faces octadrica
Calcita. 3 direes, 6 faces rombodrica
Halita . 3 direes, 6 faces, cbica
A clivagem tem grande importncia na lapidao de gemas. A mesa da lapidao deve ser projetada com alguma angulao em relao ao plano de clivagem.
Fratura a maneira de como o mineral se
quebra quando no apresenta planosde clivagem. Vidros e substncias
amorfas apresentam fraturas
Fratura irregular: muitos minerais apresentam, no sendo uma propriedade Fratura diagnstica. Ex. turmalina. consiste em superfcies lisas e cncavas,
conchoidal:
semelhantes ao interior de umacalcednia, obsidiana.
concha.
Ex.
quartzo,
opala,
Fratura denteada ou serrilhada: metais nativos (ouro, prata, cobre).
Fratura
Exemplos de fraturas em obsidiana, quartzo e slex. O lascamento de slex e quartzo teve grande importncia na evoluo humana em fabricao de ferramentas.
Partio
Ao contrrio da clivagem, no encontrada em todos os espcimes do mesmo mineral. Resulta normalmente de planos de geminao e possui nmero limitado de planos
Partio em corndon de Santa Catarina
Exemplos geminao polissinttica em corndon; partio basal em piroxnio
Macla polissinttica em rubi do Cambodja
DensidadeRazo peso por volume. o nmero que expressa a razo entre o peso do mineral e o peso de um mesmo volume de gua.
=Galena d= 7.6
Indica quantas vezes um certo volume do mineral mais pesado que o mesmo volume de gua.
=Ouro d= 19.3
Densidade =
Peso no ar
Peso no ar Peso na gua
cassiterita zirco almandina corndon espinlio turmalina berilo opala
6.980-7.020 4.600-4.700 4.310-4.320 3.980-4.020 3.550-4.620 3.030-3.150 2.710-2.720 2.150
Densidades das gemas mais importantesZircon: . 4.32 - 4.70 Almandite Garnet: 4.05 Ruby: ....................4.00 Sapphire: ..............4.00 Malachite: ............3.95 Rhodolite Garnet: 3.84 Pyrope Garnet: ... .3.78 Chrysoberyl: ..... ..3.73 Spinel: ..................3.60 Diamond: ... ........3.52 Peridot: ... ...........3.34 Jadeite: ........... .... 3.34 Zoisite (tanzanite) . .3.35 Diopside: ................. 3.29 Spodumene: ............ 3.18 Andalusite: ...............3.17 Tourmaline: ............. 3.06 Nephrite: ............ ......2.95Topzio azul x gua marinha
Conch Pearl:... .. ..2.85 Turquoise:............2.76 Lapis Lazuli:........2.75 Beryl Group:....... 2.72 Pearl: ...................2.70 Quartz:.................2.66 Coral: ..................2.65 Iolite: ...................2.61 Opal: ...................2.15
Propriedades eltricas
Condutibilidade em alguns metlicos (cobre, prata...)
Piezo- e piroeletricidade: s ocorrem em classes cristalinas sem um centro de simetria, tendo assim eixos polares (ex.: quartzo e turmalina, ambos trigonais) Condutibilidade eltrica pode acontecer em raros diamantes tipo II
Piezo- e piroeletricidade quartzo e turmalina
A pista da boate do Sustainable Dance Club, em Roterd, um exemplo de aplicao da piezoeletricidade. No piso, placas de 65 x 65 cm se movimentam verticalmente sob os passos de dana e geram entre 5 e 10 w, dependendo do vigor do movimento. A energia alimenta as luzes e o som do local, que ganham potncia de acordo com as aes do pblico, estimulando a gerao de mais energia,
Magnetismo Magnetismo: atrao por um campo magntico externo - susceptibilidade magntica - alinhamento dos spins minerais com Fe
Magnetita Fe3O4
Gemologia - Incluses metlicas em diamantes sintticos Suscetibilidade magntica como critrio de identificaoPirrotita (FeS)
Condutibilidade trmicaDiamantes podem ser reconhecidos por sua condutibilidade trmica
Propriedades pticas Importncia na identificao de gemas, pois as anlises no so destrutivas Cor Brilho Diafaneidade Refrao Birrefringncia Pleocrosmo Disperso Luminescncia
Cor - idiocromticos
RodocrositaMalaquita
Enxofre
Azurita
gua marinha - Fe
Esmeralda - Cr
Cor - alocromticosCorndon Rubi Cr
Safira azul Fe e Ti
Cor do trao
a cor do p do mineral quando riscado numa placa de porcelana.
til para identificao de minerais opacos
Hematita
Brilho
o reflexo da luz natural nas superfcies do mineral. Pode ser metlico ou no metlico. O brilho metlico prprio dos metais como pirita, galena ou ouro o brilho no metlico pode receber as seguintes denominaes:
adamantino: minerais transparentes a translcidos dealto ndice de refrao. Ex: diamante, zirco, rutilo. resinoso: semelhante a certas resinas. enxofre nativo. Gorduroso ou graxo: halita, nefelina, quartzo leitoso. ceroso: semelhante a cera de vela. calcednia, opala.
terroso: Caulinita, talconacarado: Ex: talco, gipsita, sedoso: semelhante a seda. Ex: Asbestos, gipsita fibrosa. vtreo: Semelhante ao vidro. quartzo, topzio, turmalina.
Brilho metlico - cobre Brilho vtreo quartzo
Talco com brilho resinoso e terroso
Brilho adamantino - diamanteA grande maioria das gemas apresenta brilho vtreo
Propriedades excepcionais em minerais ODOR Ex.: ftido (enxofre nativo) SABOR Ex: salino (Halita)
Reao aos cidos Ex: carbonatos (malaquita, rodocrosita, calcita...Radioatividade Ex: minerais de urnio e gemas irradiadas
Agregados cristalinos
Geminaes