[livro] manual de ciência dos minerais .pdf
TRANSCRIPT
Albuquerque, Novo México, EUA
MANUAL DE CIENCIA DOS
23ª Edição
Coordenação da tradução e da revisão técnica desta obra: Rualdo Menegat
Professor Adjunto do Departamento de Paleontologia e Estratigrafia do Instituto de Geociências da UFRGS coordenador do Curso de Geologia da UFRGS consultor científico da National Geographic Brasil
Presidente do Fórum Nacional dos Cursos de Geologia Pesquisador do CNPq
~~ bookman
2012
Ana Maria Pimentel Mizusaki Professora Associada do Departamento de Paleontologia e Estratigrafia do Instituto de Geociências da UFRGS, Programa de Pós-Graduação em Geociências da UFRGS, pesquisadora do CNPq
Antonio Luciano Gandini Professor Associado do Departamento de Geologia da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto, diretor do Museu de Ciência e Tecnologia da Escola de Minas da UFOP, coordenador do Laboratório de Inclusões Fluidas do Departamento de Geologia da Escola de Minas da UFOP
Carla Cristine Porcher Professora Adjunta do Departamento de Geologia do Instituto de Geociências da UFRGS, pesquisadora do Laboratório de Geologia Isotópica do IG/UFRGS
Márcia Elisa Boscato Gomes Professora Adjunta do Departamento de Mineralogia e Petrografia do Instituto de Geociências da UFRGS, diretora do Centro de Pesquisa em Geoquímica do IG/UFRGS
Paulo César Dávila Fernandes Professor das disciplinas de Geologia e de Recursos Minerais e Energéticos, Campus IV da Universidade do Estado da Bahia, pesquisador do GPA - Laboratório de Petrologia Aplicada à Pesquisa Mineral do IG/UFBA
Pedro Juchen Professor Associado do Departamento de Mineralogia e Petrografia do Instituto de Geociências da UFRGS,pós-doutor na área de mineralogia e petrologia pela Universidade de Stuttgart (Alemanha), coordenador do Laboratório de Gemologia do IG/UFRGS
Rualdo Menegat Professor Adjunto do Departamento de Paleontologia e Estratigrafia do Instituto de Geociéncias daUFRGS, coordenador do Curso de Geologia da UFRGS, consultor científico da National Geographic Brasil, presidente do Fórum Nacional dos Cursos de Geologia, pesquisador do CNPq
Revisores técnicos
Ana Maria Pimentel Mizusaki Professora Associada do Departamento de Paleontologia e Estratigrafia do Instituto de Geociências da UFRGS, Programa de Pós-Graduação em Geociências da UFRGS, pesquisadora do CNPq
Pércio de Moraes Branco Geólogo, consultor e professor nas áreas de Mineralogia e Gemologia, autor do Dicionário de Mineralogia e Gemologia e de outros cinco livros, participou da equipe editorial do Dicionário Houaiss da Língua Portuguesa e foi presidente da Comissão Tecnica de Gemas da ABNT
Rualdo Menegat Professor Adjunto do Departamento de Paleontologia e Estratigrafia do Instituto de Geociências da UFRGS, coordenador do Curso de Geologia da UFRGS, consultor científico da Natio11al Geographic Brasil, presidente do Fórum Nacional dos Cursos de Geologia, pesquisador do CNPq
Ruth Hinrichs Professora Associada do Departamento de Geologia do Instituto de Geociências da UFRGS, pesquisadora do Laboratório de Microanálise do Instituto de Física da UFRGS, ex~diretora do Centro de Microscopia Eletrônica da UFRGS, membro da Sociedade Brasileira de Microscopia e Microanálise
Sobre os Autores Cornelis Klein nasceu na Holanda e completou sua educação pri mária e secundária Já. Tornou-se bacharel (com louvor) e mestre em Geologia pela Universidade McGill, em Montreal, no Canadá, e Doutor (Ph.D.) pela Universidade de Harvard, também em Geo logia. Ele foi membro da faculdade de geologia de Harvard (1965-1972), na Universidade de Indiana, Bloomington (1972-1984), e da Universidade do Novo México (1984-2002), onde hoje atua como professor pesquisador. Suas primeiras ativida des de pesquisa eram relacionadas aos aspectos geoquímicos e mi neralógicos dos anfibólios. Ele trabalhou como coinvestigador,jun tamente com o falecido Clifford Frondel da Universidade de Harvard, dos materiais lunares trazidos pela Apollo 11 e, depois, por mais 14 missões. Posteriormente, seu esforço de pesquisa de longa duração focou a mineralogia, a geoquímica e a origem das forma çõés ferríferas bandadas (BIFs) pré-cambrianas em todo o mundo, o que o ocupou durante muitos anos em trabalhos de campo no Ca nadá, na Austrália Ocidental, na África do Sul e no Brasil. Ele foi a_graciado com uma bolsa de estudos pela Fundação Guggenheim (pelo seu trabalho de campo na Austrália Ocidental) em 1978; rece beu o Prêmio de Mineralogia Carnegie (do Museu de História
Natural Carnegie, Pittsburg, Pennsylvania), em 1997; recebeu duas distinções pela excelência no ensino quando esteve na Uni versidade do Novo México, o Prêmio Burlington para melhor uso de recursos didáticos, em 1990, e o Prêmio Presidencial de Ensino, em 1995; ele também foi presidente da Soc1edade de Mineralogia da América, em 2001.
Barbara Dutrow é professora de geologia na cátedra Adolphe G. Gueymard da Universidade do Estado da Louisiana, em Baton Rouge. Ela cresceu no noroeste de Nebraska, onde visitava com frequência sítios minerais próximos às montanhas Black Hills, em Dakota do Sul. Tornou-se bacharel em Ciências da Terr;. pela Uni versidade Estadual de Chadron, em Nebraska, e Mestre e Doutor (Ph.D., 1985) em Geologia pela Universidade Metodista do Sul, em Dallas, Texas. Durante o pós-graduação, ela trabalhou para o setor de Exploração da Exxon Mobil, avaliando o potencial de forma ções rochosas como armadilha de hidrocarbonetos. Sua pesquisa de doutorado, orientada por M. J. Holdaway, focou estudos no campo, experimentais e teóricos da estaurolita e de rochas metamórficas associadas. Ela executou um dos primeiros estudos de microssonda iônica de concentrações de elementos leves (Li, H) em minerais metamórficos, que resultaram em um novo modelo para a cristalo química da estaurolita. Em seguida, foi agraciada com uma bolsa de estudos da Fundação Alexander Von H umboldt ( 1985-1987) para continuar seus estudos experimentais de alta pressão e cristaloquí micos de minerais no laboratório do professor Werner Schreyer na Universidade do Ruhr, em Bochum,Alemanha. Como pesquisado ra associada na Universidade do Arizona (1988-1990),junto com o professor Denis Norton, expandiu seu foco para incluir os efeitos de fluidos no desenvolvimento mineral. Ela assumiu funções na Universidade de Iowa (1990-1992) antes de transferir-se para a LSll"(1992-presente).Agora, sua pesquisa integra modelagens de campo, teóricas e computacionais da transferência de massa e calor em rochas metamórficas para decifrar suas texturas e evolução química. Para desenvolver sua pesquisa, realiza expe dições para cinturões montanhosos nos quatro continentes, e seu trabalho de campo tem sido ajudado por seu prazer por corri das de grandes distâncias e expedições de aventura multiesportivas. Na LSU, ela recebeu diversas distinções universitárias por seu trabalho no ensino e na pesqpisa e tem prestado consultarias para as indústrias em temas relacionados aos nunerais.Atualmente, é presidente da Sociedade de Mineralogia da América.
Obra originalmente publicada sob o rí.tulo Manual of Mineral Scíence, 23rd Edition
ISBN 97~0-471-72157-4
Copyright 2008 ©John Wiley & Sons, ln. Ali Rights Reserved. This translation published under license.
Capa: Rogério Grilho (arte sobre capa original)
Preparação de oóginal: Ronald Saraiva de Menezes
Editora Sênior: Denise Weber Nowaczyk
Projeto e editoração:Techbooks
K64m KJein, Cornelis.
Porto Alegre : Bookman, 2012.
Contém encarte sem numeração.
CDU 553(035)
Catalogação na publicação: Fernanda B. Handke dos Santos- CRB 10/2107
Reservados todos os direitos de publicação, em língua portuguesa, à ARTMED® EDITORA S.A. (BOOKMAN® COMPANHIA EDITORA é uma divisão da ARTMED® EDITORA S. A.) Av.Jerônimo de Ornelas, 670- Santana 90040-340 - Porto Alegre - RS Fone: (51) 3027-7000 Fax: (51) 3027-7070
É proibida a duplicação ou reprodução deste volume, no todo ou em parte, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (eletrônico, mecânico, gravação, fotocópia, distribuição na Web e outros), sem permissão expressa da Editora.
Unidade São Paulo Av. Embaixador Macedo Soares, 10.735- Pavilhão 5- Cond. Espace Center Vila Anastácio- 05095-035 - São Paulo- SP Fone: (11) 3665-1100 Fax: (11) 3667-1333
SAC 0800 703-3444- www.grupoa.com.br
Apresentação à ~ ... ........--
Edição Bras-ileira I A Ciência dos Minerais em português
Este livro é um dos maiores clássicos da literatura geológica internacional e, pode-se dizer, de toda a ciência. Escrüo origi nahnente por James Dana em 1848, encontra-se hoje em sua 23• edição, tendo sido traduzido em inúmeras línguas. Essas marcas de persistência e continuidade editorial são raras no mundo científico e são reservadas somente àquelas obras cujo alcance técnico e intelectual é realmente significativo, como é o caso deste manual.
Seu conteúdo técnico-científico é tão rico e exemplar, evidenciado por alguns números: mais de 40 mil dados sobre minerais, relacionados a cerca de mil espécies descritas; cer ca de 2.300 entradas de busca por meio de índice e diversas tabelas dos principais minerais e suas características determi nativas, facilitam o manuseio e tornam rápido o acesso aos dados; 672 figuras, que ajudam o leitor a entender diversos aspectos descritivos e conceituais; 68 tabelas, sintetizam dados e tornam prática a visualização de informações.
O CD-ROM que acompanha o livro é uma ferramenta de estudo enriquecedora, pois coloca o leitor em contato com novas tecnologias de representação cristalográfica, geo métrica e descritiva dos minerais.
..
dio de mineralogia: o leitor tem em mãos uma verdadeira enciclopédia de todos os avanços conceituais e tecnológicos relacionados ao estudo dos minerais.
A equipe de tradução foi composta de professores e pes quisadores de renomadas instituições acadêmicas de nosso país, que não apenas ativeram-se a sua especialidade, mas também contribuíram para o enriquecimento do texto final. Optamos por traduzir o maior número possível de expres sões técnicas que, eventualmente, são utilizadas em inglês nos nossos centros de pesquisa. Isso porque, acreditamos, o in teresse pelos minerais ultrapassa a comunidade acadêmica e alcança, hoje, inúmeras esferas da sociedade.A obra foi, assim, não somente traduzida, mas também adaptada às nossas tra dições científicas e acadêmicas. Inúmeras notas de tradução ajudam o leitor a entender a escolha dos termos em por tuguês e, também, a contextualizar os assuntos no cenário brasileiro.
Esperamos que as gerações futuras usufruam da tradução desta obra, pois partimos da premissa que não há excelência científica e tecnológica se não oportunizamos aos estudantes, geólogos e mineralogistas brasileiros o acesso aos melhores manuais do mercado editorial feitos em nossa própria língua. Nesse sentido, agradecemos o empenho e apoio editorial da Bookman à presente tradução.
Rualdo Menegat
Em 1848, a John Wiley & Sons, que publicava predominan temente literatura, iniciou uma mudança editorial e passou a operar nas áreas científica, técnica e de engenharia. Essa foi a primeira de muitas mudanças que a Wiley tem feito ao longo dos anos com o intuito de adaptar-se constantemente para poder atender às necessidades particulares de cada nova geração.
Esse também foi o ano em que a Wiley publicou um de seus mais notáveis e duradouros títulos: o livro de James D. Dana intitulado de Manual de mineralogia, incluindo observações sobre minas, rochas, redução de minérios e a aplicação da Ciência nas artes (Manual oJ mineralogy, including obse~ations on mines, rocks, reduction oJ ores, and the application of the sciente to the arts). Ao longo dos anos, ele foi continuamente adaptado para dar con ta das mudanças necessárias de todos aqueles que o utilizavam. Agora, nesta vigésima terceira edição, Manual de Ciência dos Minerais continua sendo o padrão para o ensino de mineralo gia introdutória e da ciência dos minerais.
Ilustrações acrescentadas
Esta vigésima terceira edição apresenta muitas mudanças que melhoram sua marca registrada: a clareza e eficiência do tex to. Muito esforço foi despendido para melhorar um grande número de ilustrações, refazendo quase todas as representa ções de estruturas cristalinas e atualizando o estilo do traço do desenho. O resultado é um novo visual mais nítido que inclui ilustrações de estruturas de cristais, desenhos com traço preto e muitas fotografias novas, principalmente de espécimes minerais.
A história da ilustração deste texto clássico é particu larmente interessante. A primeira edição evoluiu por meio de muitas reimpressões e novas edições. As primeiras ilustra ções representavam os aspectos da morfologia externa dos cristais, e muitas das que ainda aparecem no texto têm sido utilizadas desde 1912.Alguns exemplos podem ser vistos na Fig.A(a).
'
FIGURA A (b) Química do cristal (1959).
!~ ~
~----------~
FIGURA A (c) Ligações tetraédricas nas zeólitas (1977).
Em 1977, a décima nona edição do Manual rif Minera logy do Dana foi revisada por C. S. Hurlbut Jr e C. Klein. Naquela época, os autores introduziram um grande número de desenhos aerográficos de poliedros de estruturas cristalinas [todos feitos por desenhistas do departamento de desenho e ilustração da Wiley daquela época- ver Fig.A(c)].A maioria desses desenhos ainda faz parte deste livro, mas muitos foram redesenhados utilizando técnicas computadorizadas.
Em 1983, quando C. Klein visitou Connie Hurlbut em seu escritório na Universidade de Harvard, ele encontrou dois desenhos bico de pena (artísticos) de espécimes minerais que tinham sido utilizados por Hurlbut em 1949 no livro Minerais and how to study them, terceira edição, de E. S. Dana e C. S. Hurlbut ]r. Os desenhos eram tão bonitos que foram incluí dos como ilustrações históricas e artísticas na vigésima edição do Manual [um deles é mostrado na Fig.A(d)].Ambos perma necem nesta vigésima terceira edição.
Novas ilustrações de estruturas cristalinas geradas por programas computadorizados aparentam não ser diferentes das antigas, desenhadas manualmente por métodos de aero grafia. Grande parte das ilustrações de estruturas da vigésima terceira edição foi redesenhada por computador de modo a melhorar o contraste e a nitidez. Um exemplo é mostrado na Fig. A( e).
UMA ESTRUTURAÇÃO REVISADA PARA AMPLIAR O USO
Outra mudança que imediatamente evidencia-se nesta nova edição pode ser vista no Sumário. Agora ele exibe 22 capí tulos, em vez dos 14 da edição anterior. Isso resulta de uma estruturação coerente de assuntos temáticos em unidades menores e de mais fácil acesso. Cada capítulo recebeu uma
FIGURA A (d) Halita (1949).
<
FIGURA A (e) Estrutura da perovskita (2008).
configuração introdutória nova e mais extensa, que oferece ao leitor uma rápida visão do que ele vai encontrar. Imediata mente antes dessas introduções, cada capítulo exibe uma nova ilustração que destaca algum aspecto do tema de que tr2ta. Todas essas mudanças foram feitas para tornar o texto mais legível, de uso amigável e de busca facilitada. O livro continua tendo os índices de núnerais e de assuntos.
A seguir, apresenta-se uma visão geral da nova estrutu ração:
• O Capítulo 3 da última edição foi subdividido em três novos capítulos- Capitulo 3, Elementos de Qufmica Crista lina, Capítulo 4,Aspectos das Estruturas dos Cristais e Capí tulo 5, Composição Química dos Minerais.
' ~ ~
_,-, -.-.-~-.-.·.c;c-c-~-coc""o. -- .~ .• c.c==oceww J
• O tópico de cristalografia está coberto em quatro capítu los, em vez de dois - Capítulo 6, Cristalogrcifia: A Simetria Externa dos Minerais, Capítulo 7, Ordem Interna e Simetria nos Minerais, Capítulo 8, Projeções de Cristais e Capítulo 9, Grupos Pontuais Selecionados e Aspectos Adicionais dos Gru pos Espaciais.
• O antigo capítulo sobre técnicas analíticas está desdobra do em dois novos capítulos - Capítulo 13, Microscopia Óptica e Capítulo 14, Métodos Analíticos e de Imagem na Ciência dos Minerais.
• Os Capítulos 15 a 19 relacionados aos aspectos descri tivos e a química dos minerais foram atualizados, e o Capítulo 22, Tabela de Determinação, também passou a incluir essas informações além daquelas que já existiam antes.
• O Capítulo 20, Minerais Gemológícos, foi mantido como na edição anterior. Ele confere uma transição natural da mineralogia ao fascinante mundo das gemas.
• O Capítulo Assembleias Minerais: Introdução aos Tipos de Rochas, que fora suprimido das edições mais antigas, está reintegrado nesta edição como Capítulo 21. Isso significa que o texto pode, agora, ser utilizado tanto por cursos de mineralogia quanto de materiais da Terra cobrindo os tipos de rocha.
• Os capítulos sobre aspectos químicos da ciência dos mi nerais (ou mineralogia) precedem aqueles sobre concei tos cristalográficos. Isso também ocorria nas edições an teriores porque parece que os estudantes sentem-se mais confortáveis se o curso inicia com temas da química e química dos minerais, em vez da cristalografia. A razão principal disso é o fato de que quase todos os cursos de mineralogia de nível de graduação possuem como pré -requisito cursos de química de nível técnico.
Todas essas mudanças irão facilitar a compreensão dos conceitos da mineralogia. Cada esforço feito para garantir o nível de discussão dos assuntos não foi comprometido pelas mudanças organizacionais. Muitos dos catorze primeiros ca pítulos são independentes e o professor pode utilizá-los de acordo com sua ordem de preferência.
Versão em CD-ROM (versão 3.0) (em inglês)
O CD-ROM, encartado no livro, supre um ponto de en contro adicional de estudo dos temas da mineralogia. Duas seções, uma sobre a Representação gráfica e outra sobre Ma elas foram adicionadas nesta nova versão. O CD-ROM está subdividido em quatro módulos: I - Química dos cristais e mi nerais; II- Cristalogrcifia:Jorma externa; III- Cristalogrcifia, ordem interna e estrutura; e IV- Mineralogia sistemática. Os três primei ros módulo~ trazem muitas animações que dizem respeito aos conceitos tridimensionais (em química dos minerais e crista lografia) e que são difíceis de ser explanados ou visualizados por meio de ilustrações bidimensionais estáticas impressas no livro. Os estudantes podem rever conceitos sobre esses três
Prefácio xi
módulos do CD-ROM, assim que o professor trabalhar com tais temas em sala de aula; com isso, o processo de aprendizado poderá ser enriquecido, Além di~ o CD-ROM oferece um espectro maior de estilos de ·apreqdizadp do que o próprio texto seria capaz de fazer.
O Módulo IV contém 104 páginas de textos breves sobre os minerais mais comuns. Nessas páginas encontram -se trechos de texto destacados na cor verde (elementos de hipermídia, hiperlinks) que acionam instantaneamente com o clique do mouse novas telas contendo ilustrações da es trutura do cristal, diagramas de composição e assembleia mineral, diagramas de fase e estabilidade, mecanismos de soluções sólidas, e assim por diante. Esse módulo, entretan to, é um excelente modo alternativo para revisar o entendi mento de alguém sobre cristalografia, química dos minerais e paragênese de minerais formadores de rocha por meio de diversos caminhos rapidamente acionados com o clique do mouse sobre o hipertexto. Por meio desses rápidos cami nhos, você pode acionar muito mais imagens e conceitos do que aqueles que foram desenvolvidos em uma sequência linear no texto.
Esta versão do CD-ROM também oferece explanações em áudio pelo autor sênior para cerca de 50 janelas, de modo a ajudar o usuário a entender a apresentação e/ ou anima ção que está sendo exibida. Você pode acessar os assuntos do CD-ROM de duas maneiras. Com um clique sobre um dos quatro "botões" referentes aos módulos I, II, III e IV, que se encontram na lista de opções logo na primeira página de entrada, pode-se ir diretamente ao assunto respectivo, como mostrado pela primeira tela do Módulo I que segue a janela da entrada. Essas duas janelas estão :impressas a cores nas pri meiras páginas deste livro.
Outra maneira para acionar os tópicos do CD-ROM é por meio das janelas de índice cujos verbetes são botões que podem ser diretamente acionados com um clique do mouse, a partir do que são exibidas as telas de discussão do tema. Exemplos de guaro janelas de índice estão impressas nas pági nas de abertura deste livro.
Ao longo do texto impresso do Manual de Ciência dos Mi-
nerais, aparecem ícones com o Título do tópico (p.e., o) cujos conceitos discutidos no texto também podem ser loca lizados no CD-ROM. Em muitas ocasiões, referências escritas especificam a localização do tema dentro de um dos quatro módulos do CD-ROM.
Material para o professor
No si te da Editora Bookman, www.bookman.com.br, há ma terial exclusivo para ajudar os professores na sala de aula. Estão disponíveis (em inglês) o Manual do Professor e imagens em Power Point, organizadas por capítulos. As imagens :incluem:
• 162 ilustrações científicas • 72 reproduções de fotografias coloridas dos espécimes
minerais contidas nas Estampas I a VIII deste livro
xii Prefácio
• 20 fotografias coloridas novas de minerais - que apare cem em fotografias em preto e branco neste livro, mas estão a ~ores nas imagens para -uso pelo programa Power Point
• Imagens de gemas obtidas a partir das Estampas IX a XII deste livro, bem como outras imagens de gemas indivi duais e agrupadas
Estas imagens, bem como todas as ilustrações e fotografias…
MANUAL DE CIENCIA DOS
23ª Edição
Coordenação da tradução e da revisão técnica desta obra: Rualdo Menegat
Professor Adjunto do Departamento de Paleontologia e Estratigrafia do Instituto de Geociências da UFRGS coordenador do Curso de Geologia da UFRGS consultor científico da National Geographic Brasil
Presidente do Fórum Nacional dos Cursos de Geologia Pesquisador do CNPq
~~ bookman
2012
Ana Maria Pimentel Mizusaki Professora Associada do Departamento de Paleontologia e Estratigrafia do Instituto de Geociências da UFRGS, Programa de Pós-Graduação em Geociências da UFRGS, pesquisadora do CNPq
Antonio Luciano Gandini Professor Associado do Departamento de Geologia da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto, diretor do Museu de Ciência e Tecnologia da Escola de Minas da UFOP, coordenador do Laboratório de Inclusões Fluidas do Departamento de Geologia da Escola de Minas da UFOP
Carla Cristine Porcher Professora Adjunta do Departamento de Geologia do Instituto de Geociências da UFRGS, pesquisadora do Laboratório de Geologia Isotópica do IG/UFRGS
Márcia Elisa Boscato Gomes Professora Adjunta do Departamento de Mineralogia e Petrografia do Instituto de Geociências da UFRGS, diretora do Centro de Pesquisa em Geoquímica do IG/UFRGS
Paulo César Dávila Fernandes Professor das disciplinas de Geologia e de Recursos Minerais e Energéticos, Campus IV da Universidade do Estado da Bahia, pesquisador do GPA - Laboratório de Petrologia Aplicada à Pesquisa Mineral do IG/UFBA
Pedro Juchen Professor Associado do Departamento de Mineralogia e Petrografia do Instituto de Geociências da UFRGS,pós-doutor na área de mineralogia e petrologia pela Universidade de Stuttgart (Alemanha), coordenador do Laboratório de Gemologia do IG/UFRGS
Rualdo Menegat Professor Adjunto do Departamento de Paleontologia e Estratigrafia do Instituto de Geociéncias daUFRGS, coordenador do Curso de Geologia da UFRGS, consultor científico da National Geographic Brasil, presidente do Fórum Nacional dos Cursos de Geologia, pesquisador do CNPq
Revisores técnicos
Ana Maria Pimentel Mizusaki Professora Associada do Departamento de Paleontologia e Estratigrafia do Instituto de Geociências da UFRGS, Programa de Pós-Graduação em Geociências da UFRGS, pesquisadora do CNPq
Pércio de Moraes Branco Geólogo, consultor e professor nas áreas de Mineralogia e Gemologia, autor do Dicionário de Mineralogia e Gemologia e de outros cinco livros, participou da equipe editorial do Dicionário Houaiss da Língua Portuguesa e foi presidente da Comissão Tecnica de Gemas da ABNT
Rualdo Menegat Professor Adjunto do Departamento de Paleontologia e Estratigrafia do Instituto de Geociências da UFRGS, coordenador do Curso de Geologia da UFRGS, consultor científico da Natio11al Geographic Brasil, presidente do Fórum Nacional dos Cursos de Geologia, pesquisador do CNPq
Ruth Hinrichs Professora Associada do Departamento de Geologia do Instituto de Geociências da UFRGS, pesquisadora do Laboratório de Microanálise do Instituto de Física da UFRGS, ex~diretora do Centro de Microscopia Eletrônica da UFRGS, membro da Sociedade Brasileira de Microscopia e Microanálise
Sobre os Autores Cornelis Klein nasceu na Holanda e completou sua educação pri mária e secundária Já. Tornou-se bacharel (com louvor) e mestre em Geologia pela Universidade McGill, em Montreal, no Canadá, e Doutor (Ph.D.) pela Universidade de Harvard, também em Geo logia. Ele foi membro da faculdade de geologia de Harvard (1965-1972), na Universidade de Indiana, Bloomington (1972-1984), e da Universidade do Novo México (1984-2002), onde hoje atua como professor pesquisador. Suas primeiras ativida des de pesquisa eram relacionadas aos aspectos geoquímicos e mi neralógicos dos anfibólios. Ele trabalhou como coinvestigador,jun tamente com o falecido Clifford Frondel da Universidade de Harvard, dos materiais lunares trazidos pela Apollo 11 e, depois, por mais 14 missões. Posteriormente, seu esforço de pesquisa de longa duração focou a mineralogia, a geoquímica e a origem das forma çõés ferríferas bandadas (BIFs) pré-cambrianas em todo o mundo, o que o ocupou durante muitos anos em trabalhos de campo no Ca nadá, na Austrália Ocidental, na África do Sul e no Brasil. Ele foi a_graciado com uma bolsa de estudos pela Fundação Guggenheim (pelo seu trabalho de campo na Austrália Ocidental) em 1978; rece beu o Prêmio de Mineralogia Carnegie (do Museu de História
Natural Carnegie, Pittsburg, Pennsylvania), em 1997; recebeu duas distinções pela excelência no ensino quando esteve na Uni versidade do Novo México, o Prêmio Burlington para melhor uso de recursos didáticos, em 1990, e o Prêmio Presidencial de Ensino, em 1995; ele também foi presidente da Soc1edade de Mineralogia da América, em 2001.
Barbara Dutrow é professora de geologia na cátedra Adolphe G. Gueymard da Universidade do Estado da Louisiana, em Baton Rouge. Ela cresceu no noroeste de Nebraska, onde visitava com frequência sítios minerais próximos às montanhas Black Hills, em Dakota do Sul. Tornou-se bacharel em Ciências da Terr;. pela Uni versidade Estadual de Chadron, em Nebraska, e Mestre e Doutor (Ph.D., 1985) em Geologia pela Universidade Metodista do Sul, em Dallas, Texas. Durante o pós-graduação, ela trabalhou para o setor de Exploração da Exxon Mobil, avaliando o potencial de forma ções rochosas como armadilha de hidrocarbonetos. Sua pesquisa de doutorado, orientada por M. J. Holdaway, focou estudos no campo, experimentais e teóricos da estaurolita e de rochas metamórficas associadas. Ela executou um dos primeiros estudos de microssonda iônica de concentrações de elementos leves (Li, H) em minerais metamórficos, que resultaram em um novo modelo para a cristalo química da estaurolita. Em seguida, foi agraciada com uma bolsa de estudos da Fundação Alexander Von H umboldt ( 1985-1987) para continuar seus estudos experimentais de alta pressão e cristaloquí micos de minerais no laboratório do professor Werner Schreyer na Universidade do Ruhr, em Bochum,Alemanha. Como pesquisado ra associada na Universidade do Arizona (1988-1990),junto com o professor Denis Norton, expandiu seu foco para incluir os efeitos de fluidos no desenvolvimento mineral. Ela assumiu funções na Universidade de Iowa (1990-1992) antes de transferir-se para a LSll"(1992-presente).Agora, sua pesquisa integra modelagens de campo, teóricas e computacionais da transferência de massa e calor em rochas metamórficas para decifrar suas texturas e evolução química. Para desenvolver sua pesquisa, realiza expe dições para cinturões montanhosos nos quatro continentes, e seu trabalho de campo tem sido ajudado por seu prazer por corri das de grandes distâncias e expedições de aventura multiesportivas. Na LSU, ela recebeu diversas distinções universitárias por seu trabalho no ensino e na pesqpisa e tem prestado consultarias para as indústrias em temas relacionados aos nunerais.Atualmente, é presidente da Sociedade de Mineralogia da América.
Obra originalmente publicada sob o rí.tulo Manual of Mineral Scíence, 23rd Edition
ISBN 97~0-471-72157-4
Copyright 2008 ©John Wiley & Sons, ln. Ali Rights Reserved. This translation published under license.
Capa: Rogério Grilho (arte sobre capa original)
Preparação de oóginal: Ronald Saraiva de Menezes
Editora Sênior: Denise Weber Nowaczyk
Projeto e editoração:Techbooks
K64m KJein, Cornelis.
Porto Alegre : Bookman, 2012.
Contém encarte sem numeração.
CDU 553(035)
Catalogação na publicação: Fernanda B. Handke dos Santos- CRB 10/2107
Reservados todos os direitos de publicação, em língua portuguesa, à ARTMED® EDITORA S.A. (BOOKMAN® COMPANHIA EDITORA é uma divisão da ARTMED® EDITORA S. A.) Av.Jerônimo de Ornelas, 670- Santana 90040-340 - Porto Alegre - RS Fone: (51) 3027-7000 Fax: (51) 3027-7070
É proibida a duplicação ou reprodução deste volume, no todo ou em parte, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (eletrônico, mecânico, gravação, fotocópia, distribuição na Web e outros), sem permissão expressa da Editora.
Unidade São Paulo Av. Embaixador Macedo Soares, 10.735- Pavilhão 5- Cond. Espace Center Vila Anastácio- 05095-035 - São Paulo- SP Fone: (11) 3665-1100 Fax: (11) 3667-1333
SAC 0800 703-3444- www.grupoa.com.br
Apresentação à ~ ... ........--
Edição Bras-ileira I A Ciência dos Minerais em português
Este livro é um dos maiores clássicos da literatura geológica internacional e, pode-se dizer, de toda a ciência. Escrüo origi nahnente por James Dana em 1848, encontra-se hoje em sua 23• edição, tendo sido traduzido em inúmeras línguas. Essas marcas de persistência e continuidade editorial são raras no mundo científico e são reservadas somente àquelas obras cujo alcance técnico e intelectual é realmente significativo, como é o caso deste manual.
Seu conteúdo técnico-científico é tão rico e exemplar, evidenciado por alguns números: mais de 40 mil dados sobre minerais, relacionados a cerca de mil espécies descritas; cer ca de 2.300 entradas de busca por meio de índice e diversas tabelas dos principais minerais e suas características determi nativas, facilitam o manuseio e tornam rápido o acesso aos dados; 672 figuras, que ajudam o leitor a entender diversos aspectos descritivos e conceituais; 68 tabelas, sintetizam dados e tornam prática a visualização de informações.
O CD-ROM que acompanha o livro é uma ferramenta de estudo enriquecedora, pois coloca o leitor em contato com novas tecnologias de representação cristalográfica, geo métrica e descritiva dos minerais.
..
dio de mineralogia: o leitor tem em mãos uma verdadeira enciclopédia de todos os avanços conceituais e tecnológicos relacionados ao estudo dos minerais.
A equipe de tradução foi composta de professores e pes quisadores de renomadas instituições acadêmicas de nosso país, que não apenas ativeram-se a sua especialidade, mas também contribuíram para o enriquecimento do texto final. Optamos por traduzir o maior número possível de expres sões técnicas que, eventualmente, são utilizadas em inglês nos nossos centros de pesquisa. Isso porque, acreditamos, o in teresse pelos minerais ultrapassa a comunidade acadêmica e alcança, hoje, inúmeras esferas da sociedade.A obra foi, assim, não somente traduzida, mas também adaptada às nossas tra dições científicas e acadêmicas. Inúmeras notas de tradução ajudam o leitor a entender a escolha dos termos em por tuguês e, também, a contextualizar os assuntos no cenário brasileiro.
Esperamos que as gerações futuras usufruam da tradução desta obra, pois partimos da premissa que não há excelência científica e tecnológica se não oportunizamos aos estudantes, geólogos e mineralogistas brasileiros o acesso aos melhores manuais do mercado editorial feitos em nossa própria língua. Nesse sentido, agradecemos o empenho e apoio editorial da Bookman à presente tradução.
Rualdo Menegat
Em 1848, a John Wiley & Sons, que publicava predominan temente literatura, iniciou uma mudança editorial e passou a operar nas áreas científica, técnica e de engenharia. Essa foi a primeira de muitas mudanças que a Wiley tem feito ao longo dos anos com o intuito de adaptar-se constantemente para poder atender às necessidades particulares de cada nova geração.
Esse também foi o ano em que a Wiley publicou um de seus mais notáveis e duradouros títulos: o livro de James D. Dana intitulado de Manual de mineralogia, incluindo observações sobre minas, rochas, redução de minérios e a aplicação da Ciência nas artes (Manual oJ mineralogy, including obse~ations on mines, rocks, reduction oJ ores, and the application of the sciente to the arts). Ao longo dos anos, ele foi continuamente adaptado para dar con ta das mudanças necessárias de todos aqueles que o utilizavam. Agora, nesta vigésima terceira edição, Manual de Ciência dos Minerais continua sendo o padrão para o ensino de mineralo gia introdutória e da ciência dos minerais.
Ilustrações acrescentadas
Esta vigésima terceira edição apresenta muitas mudanças que melhoram sua marca registrada: a clareza e eficiência do tex to. Muito esforço foi despendido para melhorar um grande número de ilustrações, refazendo quase todas as representa ções de estruturas cristalinas e atualizando o estilo do traço do desenho. O resultado é um novo visual mais nítido que inclui ilustrações de estruturas de cristais, desenhos com traço preto e muitas fotografias novas, principalmente de espécimes minerais.
A história da ilustração deste texto clássico é particu larmente interessante. A primeira edição evoluiu por meio de muitas reimpressões e novas edições. As primeiras ilustra ções representavam os aspectos da morfologia externa dos cristais, e muitas das que ainda aparecem no texto têm sido utilizadas desde 1912.Alguns exemplos podem ser vistos na Fig.A(a).
'
FIGURA A (b) Química do cristal (1959).
!~ ~
~----------~
FIGURA A (c) Ligações tetraédricas nas zeólitas (1977).
Em 1977, a décima nona edição do Manual rif Minera logy do Dana foi revisada por C. S. Hurlbut Jr e C. Klein. Naquela época, os autores introduziram um grande número de desenhos aerográficos de poliedros de estruturas cristalinas [todos feitos por desenhistas do departamento de desenho e ilustração da Wiley daquela época- ver Fig.A(c)].A maioria desses desenhos ainda faz parte deste livro, mas muitos foram redesenhados utilizando técnicas computadorizadas.
Em 1983, quando C. Klein visitou Connie Hurlbut em seu escritório na Universidade de Harvard, ele encontrou dois desenhos bico de pena (artísticos) de espécimes minerais que tinham sido utilizados por Hurlbut em 1949 no livro Minerais and how to study them, terceira edição, de E. S. Dana e C. S. Hurlbut ]r. Os desenhos eram tão bonitos que foram incluí dos como ilustrações históricas e artísticas na vigésima edição do Manual [um deles é mostrado na Fig.A(d)].Ambos perma necem nesta vigésima terceira edição.
Novas ilustrações de estruturas cristalinas geradas por programas computadorizados aparentam não ser diferentes das antigas, desenhadas manualmente por métodos de aero grafia. Grande parte das ilustrações de estruturas da vigésima terceira edição foi redesenhada por computador de modo a melhorar o contraste e a nitidez. Um exemplo é mostrado na Fig. A( e).
UMA ESTRUTURAÇÃO REVISADA PARA AMPLIAR O USO
Outra mudança que imediatamente evidencia-se nesta nova edição pode ser vista no Sumário. Agora ele exibe 22 capí tulos, em vez dos 14 da edição anterior. Isso resulta de uma estruturação coerente de assuntos temáticos em unidades menores e de mais fácil acesso. Cada capítulo recebeu uma
FIGURA A (d) Halita (1949).
<
FIGURA A (e) Estrutura da perovskita (2008).
configuração introdutória nova e mais extensa, que oferece ao leitor uma rápida visão do que ele vai encontrar. Imediata mente antes dessas introduções, cada capítulo exibe uma nova ilustração que destaca algum aspecto do tema de que tr2ta. Todas essas mudanças foram feitas para tornar o texto mais legível, de uso amigável e de busca facilitada. O livro continua tendo os índices de núnerais e de assuntos.
A seguir, apresenta-se uma visão geral da nova estrutu ração:
• O Capítulo 3 da última edição foi subdividido em três novos capítulos- Capitulo 3, Elementos de Qufmica Crista lina, Capítulo 4,Aspectos das Estruturas dos Cristais e Capí tulo 5, Composição Química dos Minerais.
' ~ ~
_,-, -.-.-~-.-.·.c;c-c-~-coc""o. -- .~ .• c.c==oceww J
• O tópico de cristalografia está coberto em quatro capítu los, em vez de dois - Capítulo 6, Cristalogrcifia: A Simetria Externa dos Minerais, Capítulo 7, Ordem Interna e Simetria nos Minerais, Capítulo 8, Projeções de Cristais e Capítulo 9, Grupos Pontuais Selecionados e Aspectos Adicionais dos Gru pos Espaciais.
• O antigo capítulo sobre técnicas analíticas está desdobra do em dois novos capítulos - Capítulo 13, Microscopia Óptica e Capítulo 14, Métodos Analíticos e de Imagem na Ciência dos Minerais.
• Os Capítulos 15 a 19 relacionados aos aspectos descri tivos e a química dos minerais foram atualizados, e o Capítulo 22, Tabela de Determinação, também passou a incluir essas informações além daquelas que já existiam antes.
• O Capítulo 20, Minerais Gemológícos, foi mantido como na edição anterior. Ele confere uma transição natural da mineralogia ao fascinante mundo das gemas.
• O Capítulo Assembleias Minerais: Introdução aos Tipos de Rochas, que fora suprimido das edições mais antigas, está reintegrado nesta edição como Capítulo 21. Isso significa que o texto pode, agora, ser utilizado tanto por cursos de mineralogia quanto de materiais da Terra cobrindo os tipos de rocha.
• Os capítulos sobre aspectos químicos da ciência dos mi nerais (ou mineralogia) precedem aqueles sobre concei tos cristalográficos. Isso também ocorria nas edições an teriores porque parece que os estudantes sentem-se mais confortáveis se o curso inicia com temas da química e química dos minerais, em vez da cristalografia. A razão principal disso é o fato de que quase todos os cursos de mineralogia de nível de graduação possuem como pré -requisito cursos de química de nível técnico.
Todas essas mudanças irão facilitar a compreensão dos conceitos da mineralogia. Cada esforço feito para garantir o nível de discussão dos assuntos não foi comprometido pelas mudanças organizacionais. Muitos dos catorze primeiros ca pítulos são independentes e o professor pode utilizá-los de acordo com sua ordem de preferência.
Versão em CD-ROM (versão 3.0) (em inglês)
O CD-ROM, encartado no livro, supre um ponto de en contro adicional de estudo dos temas da mineralogia. Duas seções, uma sobre a Representação gráfica e outra sobre Ma elas foram adicionadas nesta nova versão. O CD-ROM está subdividido em quatro módulos: I - Química dos cristais e mi nerais; II- Cristalogrcifia:Jorma externa; III- Cristalogrcifia, ordem interna e estrutura; e IV- Mineralogia sistemática. Os três primei ros módulo~ trazem muitas animações que dizem respeito aos conceitos tridimensionais (em química dos minerais e crista lografia) e que são difíceis de ser explanados ou visualizados por meio de ilustrações bidimensionais estáticas impressas no livro. Os estudantes podem rever conceitos sobre esses três
Prefácio xi
módulos do CD-ROM, assim que o professor trabalhar com tais temas em sala de aula; com isso, o processo de aprendizado poderá ser enriquecido, Além di~ o CD-ROM oferece um espectro maior de estilos de ·apreqdizadp do que o próprio texto seria capaz de fazer.
O Módulo IV contém 104 páginas de textos breves sobre os minerais mais comuns. Nessas páginas encontram -se trechos de texto destacados na cor verde (elementos de hipermídia, hiperlinks) que acionam instantaneamente com o clique do mouse novas telas contendo ilustrações da es trutura do cristal, diagramas de composição e assembleia mineral, diagramas de fase e estabilidade, mecanismos de soluções sólidas, e assim por diante. Esse módulo, entretan to, é um excelente modo alternativo para revisar o entendi mento de alguém sobre cristalografia, química dos minerais e paragênese de minerais formadores de rocha por meio de diversos caminhos rapidamente acionados com o clique do mouse sobre o hipertexto. Por meio desses rápidos cami nhos, você pode acionar muito mais imagens e conceitos do que aqueles que foram desenvolvidos em uma sequência linear no texto.
Esta versão do CD-ROM também oferece explanações em áudio pelo autor sênior para cerca de 50 janelas, de modo a ajudar o usuário a entender a apresentação e/ ou anima ção que está sendo exibida. Você pode acessar os assuntos do CD-ROM de duas maneiras. Com um clique sobre um dos quatro "botões" referentes aos módulos I, II, III e IV, que se encontram na lista de opções logo na primeira página de entrada, pode-se ir diretamente ao assunto respectivo, como mostrado pela primeira tela do Módulo I que segue a janela da entrada. Essas duas janelas estão :impressas a cores nas pri meiras páginas deste livro.
Outra maneira para acionar os tópicos do CD-ROM é por meio das janelas de índice cujos verbetes são botões que podem ser diretamente acionados com um clique do mouse, a partir do que são exibidas as telas de discussão do tema. Exemplos de guaro janelas de índice estão impressas nas pági nas de abertura deste livro.
Ao longo do texto impresso do Manual de Ciência dos Mi-
nerais, aparecem ícones com o Título do tópico (p.e., o) cujos conceitos discutidos no texto também podem ser loca lizados no CD-ROM. Em muitas ocasiões, referências escritas especificam a localização do tema dentro de um dos quatro módulos do CD-ROM.
Material para o professor
No si te da Editora Bookman, www.bookman.com.br, há ma terial exclusivo para ajudar os professores na sala de aula. Estão disponíveis (em inglês) o Manual do Professor e imagens em Power Point, organizadas por capítulos. As imagens :incluem:
• 162 ilustrações científicas • 72 reproduções de fotografias coloridas dos espécimes
minerais contidas nas Estampas I a VIII deste livro
xii Prefácio
• 20 fotografias coloridas novas de minerais - que apare cem em fotografias em preto e branco neste livro, mas estão a ~ores nas imagens para -uso pelo programa Power Point
• Imagens de gemas obtidas a partir das Estampas IX a XII deste livro, bem como outras imagens de gemas indivi duais e agrupadas
Estas imagens, bem como todas as ilustrações e fotografias…