Prof. Belarmino Barbosa LiraProf. Belarmino Barbosa Lira belarminoblira@yahoo.com.brbelarminoblira@yahoo.com.br

UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAIBAUNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAIBACENTRO DE TECNOLOGIA CENTRO DE TECNOLOGIA ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTALENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

GEOLOGIA APLICADA

Propriedades dos minerais

– – corpo sólido, natural, com composição química definida corpo sólido, natural, com composição química definida ou variável dentro de certos limites, inorgânico e com ou variável dentro de certos limites, inorgânico e com textura cristalina característica.textura cristalina característica.

Mineral

Minerais herdados Minerais de neoformação

Rochas

Mineral

Minerais herdadosMinerais herdados – minerais que fazem parte de rochas sedimentares – minerais que fazem parte de rochas sedimentares e que provieram de rochas preexistentes, tendo sido modificados e que provieram de rochas preexistentes, tendo sido modificados fisicamente devido ao transporte.fisicamente devido ao transporte.

Exemplos: quartzo, feldspatos e micas, especialmente a moscovite, as Exemplos: quartzo, feldspatos e micas, especialmente a moscovite, as anfíbolas, as piroxenas, a calcite, etc.anfíbolas, as piroxenas, a calcite, etc.

Minerais de neoformaçãoMinerais de neoformação – minerais novos, que fazem parte de rocha – minerais novos, que fazem parte de rocha sedimentar e originados devido a reacções químicas ocorridas na fase sedimentar e originados devido a reacções químicas ocorridas na fase de sedimentogénese ou de diagénese.de sedimentogénese ou de diagénese.

Exemplos: calcite, dolomite, minerais de argila, halite e gesso.Exemplos: calcite, dolomite, minerais de argila, halite e gesso.

Na caracterização das rochas, é imprescindível o Na caracterização das rochas, é imprescindível o conhecimento da sua composição mineralógica.conhecimento da sua composição mineralógica.

A composição química e a organização estrutural A composição química e a organização estrutural

da matéria cristalina conferem aos minerais da matéria cristalina conferem aos minerais

determinadas propriedades físicas e químicas que determinadas propriedades físicas e químicas que

auxiliam na sua identificação.auxiliam na sua identificação.

A composição química e o arranjo estrutural das partículas A composição química e o arranjo estrutural das partículas constituintes dos minerais são próprias de cada mineral.constituintes dos minerais são próprias de cada mineral.

A determinação destas características requer o uso de A determinação destas características requer o uso de equipamento de laboratório.equipamento de laboratório.

Pode fazer-se a identificação de minerais recorrendo a Pode fazer-se a identificação de minerais recorrendo a determinadas determinadas propriedades físicas ou químicaspropriedades físicas ou químicas que, de algum que, de algum modo, reflectem a sua composição e estrutura, fazendo ensaios modo, reflectem a sua composição e estrutura, fazendo ensaios simples.simples.

É possível fazer a observação de algumas dessas propriedades É possível fazer a observação de algumas dessas propriedades no campo, enquanto que outras devem ser realizadas em no campo, enquanto que outras devem ser realizadas em

laboratório.laboratório.

Para identificar um mineral podem utilizar-se Para identificar um mineral podem utilizar-se quatro tipos de técnicas:quatro tipos de técnicas:

Análise dos caracteres físicos macroscópicos;Análise dos caracteres físicos macroscópicos;

Estudo das propriedades ópticas com o Estudo das propriedades ópticas com o microscópio petrográfico;microscópio petrográfico;

Estudos por raios X;Estudos por raios X;

Ensaios químicos para determinar a sua Ensaios químicos para determinar a sua composiçãocomposição..

Propriedades físicasPropriedades físicas

Entre as propriedades físicas mais utilizadas na Entre as propriedades físicas mais utilizadas na identificação de minerais, podemos destacar:identificação de minerais, podemos destacar:

Propriedades ópticas – cor, risca e brilho;Propriedades ópticas – cor, risca e brilho;

Propriedades mecânicas – dureza, clivagem, Propriedades mecânicas – dureza, clivagem, fractura;fractura;

Densidade.Densidade.

Cor dos mineraisIdiocromáticoIdiocromático – mineral que apresenta cor constante.

Exemplos:

•Verde para a malaquite;

•Cinzento para a galenite;

•Amarelo de latão para a pirite.

AlocromáticoAlocromático – mineral que apresenta cor variável.

Exemplos:

•Quartzo – incolor, branco, róseo, violeta, amarelo ou negro.

A diversidade da cor pode ser:A diversidade da cor pode ser:

Devido a variações na composição química, em que Devido a variações na composição química, em que certos elementos são substituídos na rede cristalinacertos elementos são substituídos na rede cristalina

Como a cor raramente é única para cada mineral e Como a cor raramente é única para cada mineral e porque a verdadeira cor pode ser alterada, esta porque a verdadeira cor pode ser alterada, esta

característica não constitui uma propriedade confiável característica não constitui uma propriedade confiável na identificação de minerais.na identificação de minerais.

Risco ou traço Risco ou traço

- cor do mineral reduzido a pó;- cor do mineral reduzido a pó;

- a cor do traço de um mineral não coincide sempre com a a cor do traço de um mineral não coincide sempre com a sua cor; sua cor;

- diferentes variedades da mesma espécie mineral exibem diferentes variedades da mesma espécie mineral exibem sempre o traço com a mesma cor;sempre o traço com a mesma cor;

O traço é uma propriedade constante, enquanto que a cor O traço é uma propriedade constante, enquanto que a cor pode ser uma propriedade variável.pode ser uma propriedade variável.

Exemplo: a pirite tem cor amarelo – latão e o risca é preto.Exemplo: a pirite tem cor amarelo – latão e o risca é preto.

Para se determinar a cor do traço, risca-se com o mineral a superfície despolida de uma porcelana. Método aplicável nos

minerais com dureza inferior à da porcelana.

Brilho ou lustreBrilho ou lustre

O brilho consiste no efeito produzido pela qualidade e intensidade O brilho consiste no efeito produzido pela qualidade e intensidade da luz reflectida numa superfície de fractura recente do mineral.da luz reflectida numa superfície de fractura recente do mineral.

Reflexão da luz nos minerais.

Os minerais podem ter Os minerais podem ter

Brilho metálicoBrilho metálico, brilho intenso semelhante ao observado nos metais , brilho intenso semelhante ao observado nos metais

Brilho não metálico ou vulgarBrilho não metálico ou vulgar, característico dos minerais , característico dos minerais transparentes ou translúcidos.transparentes ou translúcidos.

Em certos casos, o brilho é o do tipo metálico, mas sensivelmente Em certos casos, o brilho é o do tipo metálico, mas sensivelmente

mais fraco, designando-se por mais fraco, designando-se por brilho submetálicobrilho submetálico..

 

A: Brilho metálico (pirite)

B: Brilho submetálico (wolframita)

 

C: Brilho adamantino (diamante)

D: Brilho vítreo (quartzo)

Exemplos de brilhos:Exemplos de brilhos:

BRILHO

- tendência de alguns minerais - tendência de alguns minerais

fragmentarem;fragmentarem;

- devido à aplicação de uma devido à aplicação de uma

força mecânica;força mecânica;

- segundo superfícies planas e segundo superfícies planas e

brilhantes, de direcções bem brilhantes, de direcções bem

definidas e constantes.definidas e constantes.

CLIVAGEMCLIVAGEM

CLIVAGEM

Os planos de clivagem são sempre paralelos a uma face, Os planos de clivagem são sempre paralelos a uma face, efectiva ou possível, do cristal.efectiva ou possível, do cristal.

Os tipos de clivagem podem ser definidos em:Os tipos de clivagem podem ser definidos em:

PerfeitaPerfeita - quando a ruptura ocorre segundo superfícies - quando a ruptura ocorre segundo superfícies de clivagem lisas e brilhantes; raramente os minerais de clivagem lisas e brilhantes; raramente os minerais clivam de outro modo. Ex.: mica, calcite, galena;  clivam de outro modo. Ex.: mica, calcite, galena; 

  IImperfeita mperfeita - a ruptura ocorre segundo superfícies de - a ruptura ocorre segundo superfícies de clivagem com algumas irregularidades. Ex.: granada, clivagem com algumas irregularidades. Ex.: granada, anfíbolios, piroxenios;anfíbolios, piroxenios;

IInexistentenexistente - o mineral não cliva. Ex.: quartzo. - o mineral não cliva. Ex.: quartzo.

FRACTURAFRACTURA

 Designa-se por fractura, ao modo pelo qual um mineral se rompe, quando a ruptura não ocorre ao longo de superfícies de clivagem.

As superfícies de factura não correspondem, contrariamente às superfícies de clivagem, a planos reticulares da estrutura do mineral, mas sim a superfícies que os intersectam e segundo as quais as ligações químicas são mais fracas.          Podem ser definidos, essencialmente, quatro tipos de fractura:

Conchoidal - superfícies de fractura lisas e curvas semelhantes à superfície interna de uma concha (exemplos: quartzo); 

Fibrosa - as superfícies de fractura assemelham-se a estilhaços ou fibras; 

Serrilhada - superfícies de fractura dentadas, com bordos cortantes;

Irregular - superfícies de fractura rugosas, irregulares.

Fractura Fractura

Revela que todas as ligações Revela que todas as ligações

são igualmente fortes, qualquer são igualmente fortes, qualquer

que seja a direcção que seja a direcção

considerada.considerada.

As superfícies de fractura não As superfícies de fractura não

se repetem paralelamente a si se repetem paralelamente a si

mesmas e podem apresentar mesmas e podem apresentar

diferentes aspectos.diferentes aspectos.

O O quartzoquartzo não apresenta clivagem visível e, quando percutido, não apresenta clivagem visível e, quando percutido, desagrega-se em fragmentos com superfícies mais ou menos desagrega-se em fragmentos com superfícies mais ou menos

irregulares, sem direcção privilegiada.irregulares, sem direcção privilegiada.

DUREZA

- Resistência que o mineral oferece ao ser riscado (sulcado) por

outro mineral ou por determinados objectos.

- É condicionada pela estrutura e pelo tipo de ligações entre as

partículas e, por isso, pode variar com a direcção considerada.

A utilização da escala de Mohs apenas proporciona A utilização da escala de Mohs apenas proporciona valores valores relativosrelativos e não valores absolutos. e não valores absolutos.

A determinação de valores absolutos de dureza é complexa e A determinação de valores absolutos de dureza é complexa e implica a utilização de implica a utilização de aparelhos muito especializados.aparelhos muito especializados.

Uma Uma desvantagemdesvantagem da utilização da escala de Mohs é que o da utilização da escala de Mohs é que o aumento da dureza absoluta entre os diferentes termos não é aumento da dureza absoluta entre os diferentes termos não é

sempre o mesmo, fazendo-se de um modo descontínuo.sempre o mesmo, fazendo-se de um modo descontínuo.

DUREZA

- uma das escalas de dureza relativa mais conhecidas é a uma das escalas de dureza relativa mais conhecidas é a escala de escala de MohsMohs, em homenagem ao mineralogista Friedrich Von Mohs;, em homenagem ao mineralogista Friedrich Von Mohs;

- esta escala é constituída por 10 termos, colocados por ordem crescente esta escala é constituída por 10 termos, colocados por ordem crescente de dureza, desde o menos duro, o talco, até ao diamante, que é o corpo de dureza, desde o menos duro, o talco, até ao diamante, que é o corpo natural mais duro que se conhece;natural mais duro que se conhece;

- qualquer mineral da escala risca todos os que estão abaixo dele, não qualquer mineral da escala risca todos os que estão abaixo dele, não sendo riscado por eles.sendo riscado por eles.

A determinação da A determinação da dureza dos minerais dureza dos minerais é feita em relação é feita em relação aos termos de uma aos termos de uma escala de dureza;escala de dureza;

- um mineral é mais duro que outro se, e só se, o riscar, sem se deixar riscar por ele;

- dois minerais têm a mesma dureza se se riscam ou não se riscam mutuamente;

- determina-se seleccionando-se uma aresta viva, com a qual se experimenta riscar os sucessivos termos da escala de Mohs;

- os termos da escala devem ser percorridos no sentido decrescente de dureza, para se

evitar o constante desgaste dos minerais menos duros;

- quando não se dispõe de uma escala de Mohs, podem utilizar-se diferentes materiais,

como:

Escala de Mohs comparada com uma escala de dureza Escala de Mohs comparada com uma escala de dureza absoluta.absoluta.

A diferença de dureza A diferença de dureza

absoluta entre o absoluta entre o

corindo corindo e o e o diamantediamante é é

muito maior do que muito maior do que

aquela que existe entre aquela que existe entre

o o topáziotopázio e o e o corindocorindo..

DENSIDADE

A densidade absoluta, ou massa volúmica, de uma substância traduz a massa por unidade de volume.

A densidade depende da dureza das partículas (átomos ou iões) que constituem o mineral e do tipo de arranjo dessas partículas.

Para a identificação dos minerais, recorre-se à densidade relativa, podendo utilizar-se qualquer dos métodos usados em física.

Um dos métodos possíveis para avaliar a densidade consiste em determinar:

•O peso do mineral no ar – P;

•O peso do mineral mergulhado na água – P’.

A diferença P - P’ dá o valor da impulsão (I), ou seja, o valor do peso de um volume de água igual ao volume do mineral mergulhado.

A densidade relativa é calculada através da seguinte fórmula:

No laboratório de Mineralogia recorre-se muitas vezes a um

instrumento, balança de Jolly.

Funciona como um dinamómetro, permitindo determinar o peso de

uma amostra de mineral pela deformação de uma mola.

A densidade do mineral, consiste na relação entre o peso de um

determinado volume do mineral e o peso de igual volume de água

a 4 ºC.

.

PROPRIEDADES QUÍMICAS

Alguns testes podem ser utilizados para fazer o

diagnóstico de minerais.

É o caso do teste do sabor salgado para a halite (NaCl) ou

da efervescência produzida por ação do ácido clorídrico

sobre a calcite.

Dedução de uma fórmula químicaDedução de uma fórmula química

11

PercentagemPercentagem22

Peso Peso AtômicoAtômico

33

Proporções Proporções AtômicasAtômicas

44

Relação AtômicaRelação Atômica

Ca=34,30Ca=34,30

Fe=30,59Fe=30,59

S=34,82S=34,82

63,5463,54

55,8555,85

32,0732,07

=0,5398=0,5398

=0,5477=0,5477

=1,0857=1,0857

~ 1~ 1

~ 1~ 1

~ 2~ 2

Análise da calcopirita S:Cu:Fe = 2:1:1 => CuFeS2

Se o mineral for um composto oxigenado

11

%%22

Peso Peso MolecularMolecular

33

Proporções Proporções MolecularesMoleculares

44

Relação Relação molecularmolecular

Cao = 32,44Cao = 32,44

SO4 = 46,61SO4 = 46,61

H2O = 20,74H2O = 20,74

56,10 56,10

80,0680,06

18,0018,00

= 0,578= 0,578

= 0,582= 0,582

= 1,152= 1,152

~1~1

~1~1

~2~2

Gipsita

CaO.SO4.2H2O

Composição Teórica de um Mineral

A calcite e a aragonite, reagem a frio de forma evidente, com efervescência abundante.

Na dolomite, a efervescência só se verifica a quente ou quando o mineral é reduzido a pó.

O calcário faz efervescência com os ácidos.

A calcite e outros carbonatos reagem com o ácido clorídrico, fazendo efervescência devido à libertação de CO2 durante a reacção.

Determinadas as propriedades dos minerais, a sua identificação é Determinadas as propriedades dos minerais, a sua identificação é possível utilizando possível utilizando consulta de tabelasconsulta de tabelas em que estão registadas as em que estão registadas as

principais características dos diferentes minerais.principais características dos diferentes minerais.

Actualmente existem também Actualmente existem também programas de programas de softwaresoftware que permitem a que permitem a identificação de minerais, tendo em consideração as suas identificação de minerais, tendo em consideração as suas

propriedades.propriedades.

Os principais minerais

Feldspato:

O feldspato é na verdade um grupo grande de minerais de propriedades químicas e físicas parecidas.

É o mais comum dos minerais na crosta terrestre. Silicato de Al, P, Na ou Ca.

É um mineral com duas boas clivagens, dureza 6 na escala de Mohs.

Facilmente decomposto pelo intemperismo químico, transformando-se em argila.

Quartzo:

Segundo mineral mais importante na formação das rochas magmáticas.

Sua fórmula química é Si O² (Dióxido de silício),

tem dureza 7 na escala de Mohs, sendo portanto mais duro do que os feldspatos

Mica

Mineral escuro, que se rompe facilmente em finas lâminas flexíveis devido à sua boa clivagem placóide, facilmente alterada pelo intemperismo químico em climas úmidos e quentes, dando origem a argilas.

É um silicato hidratado de Al, Fe e Mg, podendo conter também Mn e Ti