Baixe Introdução à Mineralogia: Propriedades Físicas e Identificação de Minerais e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Mineralogia e Processos Minerais, somente na Docsity!
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Prof. Márcio Silva Basílio marciobasilio@cefetmg.br
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Belo Horizonte - MG Março | 2025- 1
I - Introdução A palavra de mineralogia vem do latim minare que significa trabalhar em mineração ou minerar e se refere a uma das ciências mais antigas da humanidade. Já no início da história humana, a utilização de metais, rochas ou minerais desempenharam um papel fundamental no seu desenvolvimento tecnológico. Devido à sua importância, alguns destes até deram nomes a certas épocas na história como: idade da pedra, era do bronze e era do ferro. Especialmente na era do bronze (3.150 – 1.200 a.C.), houve um grande avanço na mineração e, conseqüentemente, do conhecimento da mineralogia. Existem registros da existência de um forno para a destilação de mercúrio com cerca de 8.000 anos desenvolvido pelos turcos para a amalgamação do ouro. Os processos de siderurgia e o beneficiamento dos minérios de ferro já eram conhecidos na Mesopotâmia há cerca de 5.000 anos atrás. Há cerca de 2.000 anos, os romanos já trabalhavam com minerais de cobalto para colorir de azul alguns vidros. II – Principais Conceitos II. 1 – Mineral O conceito de mineral é o produto de uma discussão que vem de muito tempo. Ao longo da história, o termo mineral já significou qualquer corpo sem vida da natureza. Mais tarde significou unicamente os minerais dos quais se podia extrair algum metal. Entretanto, após os grandes avanços nas técnicas de investigação mineral nos últimos cem anos, pode-se definir as propriedades necessárias à caracterização de uma substância como mineral. Com os avanços nos campos da química e da física chegou-se à conclusão de que, para ser mineral, uma substância deve ser sólida, ter origem inorgânica e apresentar estrutura química definida. Desta forma, estabeleceu-se um conceito moderno de mineral que por muito tempo satisfez todos os aspectos do conceito de mineral: Mineral é todo corpo sólido, homogêneo quanto às suas propriedades físicas e químicas, cristalino, inorgânico, de ocorrência natural e com uma composição química definida. Este conceito foi aceito até 1995 de maneira geral pela comunidade científica, embora alguns aspectos desta definição pudessem ser discordantes em alguns aspectos. A seguir serão discutidos estes aspectos. Sólido De acordo com o conceito descrito acima, substâncias gasosas ou líquidas não podem ser consideradas minerais. Mas o gelo das calotas polares pode ser considerado mineral. Assim, o gelo nas calotas polares é um mineral, mas a água não. Outra substância que foge a esta definição é o mercúrio que, sob certas condições pode ser encontrado na natureza no estado nativo e que nestes casos apresenta-se no estado líquido.
Com o avanço das pesquisas microbiológicas, sabe-se que algumas bactérias desempenham um papel muito importante na síntese de alguns minerais. Deste modo, pode-se atualmente tratar da natureza inorgânica dos minerais de maneira menos restritiva. Futuramente, isto poderá implicar em uma revisão do conceito de mineral sob o ponto de vista de sua origem exclusivamente inorgânica. Ocorrência natural Significa que os minerais só podem ser formados na natureza sem a interferência direta ou indireta do homem. Esta definição tem consenso, mas existem compostos químicos formados como neoformações sobre escórias que muitos autores chamam de minerais. Também problemático é o caso das gemas sintéticas. Muitas delas como o rubi, a safira, a água marinha e até o diamante são produzidos hoje em laboratórios. Todos eles, em termos de conceito, não são considerados minerais, mesmo tendo as mesmas características físicas e químicas das gemas naturais. Geralmente eles são denominados minerais sintéticos, o que é uma contradição em si. Composição definida Um fator importante no conceito de mineral é sua composição química definida. Ela está refletida na fórmula química do mineral. Assim, quartzo sempre é SiO2, mesmo sendo isto uma idealização, uma vez que algumas variedades de quartzo apresentam algo mais que Si e O na sua composição química. A variedade ametista, por exemplo, apresenta pequena quantidade de ferro como impureza em sua estrutura cristalina que, de maneira indireta, é responsável pela geração da sua cor violeta. Estes elementos que entram em quantidades menores não são representados na fórmula química e são chamados de elementos-traço. Por outro lado, composição definida não significa necessariamente composição fixa. Assim, os piroxênios são uma família de minerais cuja composição química pode ser representada pela seguinte fórmula química: X 2 Si 2 O 6 podendo variar na posição X conforme a participação dos elementos Fe+2, Mg+2, Ca+2^ e Mn+2. É evidente que tal variação na composição definida reflete nas propriedades físico-químicas. Como explicitado acima, ainda existem várias questões em aberto em relação à definição exata de mineral. Por causa disto, e por sugestão da comunidade mineralógica mundial, uma nova definição do conceito de mineral foi elaborada de forma a englobar os novos conhecimentos gerados recentemente graças aos avanços tecnológicos nas áreas afins da mineralogia. Após vários anos de discussões a Comissão de Novos Minerais e Nomenclaturas de Minerais (CNMMN) da Associação Internacional de Mineralogia (IMA) estabeleceu, em 1995, a seguinte definição para mineral: “Em termos gerais um mineral é um elemento químico ou um composto químico, geralmente cristalino que foi formado por processos geológicos” (Nickel, 1995).
Hoje são conhecidas cerca de 3.500 espécies minerais. Fazem parte de uma espécie todas as variedades que possuem as mesmas características cristalinas e apresentam as mesmas composições químicas. Nessas variedades de uma espécie, certas propriedades podem, dentro de certos limites, variar um pouco. Assim, o quartzo se apresenta em diversas variedades de cor com pequenas diferenças nas suas composições dos elementos-traço, causadores das diferentes cores. Dessas 3.500 espécies minerais somente poucas são importantes para a constituição da crosta terrestre. A composição quantitativa da crosta é controlada por apenas cerca de 10 minerais. II. 2 – Rocha Rocha é uma associação de uma ou mais espécies de minerais no estado sólido e constituindo um corpo com uma certa homogeneidade. Assim as rochas são caracterizadas por suas composições mineralógica e química, pela sua textura e pelos modos de ocorrência. Conhecemos três grandes subdivisões quanto ao tipo de formação das rochas: ▪ Rochas ígneas (ou magmáticas) são formadas por processos vulcânicos ou plutônicos (quando o magma não chega até a superfície) na crosta ou no manto superior. Ou seja, são rochas formadas pela solidificação do magma. ▪ Rochas sedimentares são formadas a partir de sedimentos, ou seja, por processos que geram a consolidação de material detrítico ou químico depositado em bacias sedimentares. ▪ Rochas metamórficas são provenientes de transformações (metamorfismo) de rochas preexistentes (ígneas, sedimentares ou mesmo metamórficas). II.3 – Recursos Minerais Os recursos minerais englobam materiais rochosos que podem ser utilizados pelo homem. Como parte do recurso mineral, a reserva mineral representa um determinado volume de rochas com características próprias, passível de aproveitamento econômico. Em outras palavras, recurso é “o que temos” e reserva é “o quanto temos”. A pesquisa de um indício mineral pode fornecer a localização de uma ocorrência mineral, se a presença das substâncias de interesse não for economicamente aproveitável nas condições atuais. Ou, então, resultar na descoberta de um depósito mineral que compreende, por sua vez, uma massa ou volume de rocha que contém minerais ou elementos químicos em concentração anômala. Isto significa grandes quantidades de determinada substância quando comparada à sua distribuição média na crosta terrestre permitindo caracterizar esta concentração como de interesse econômico. O grau de concentração da substância mineral no depósito é dado pelo teor e somente a partir de um determinado teor, a substância poderá ser extraída com lucro. A atividade que visa a descoberta de minérios denomina-se prospecção mineral , geralmente realizada em três etapas sucessivas. A primeira fase envolve o reconhecimento geológico para seleção de alvos; na segunda fase são feitos estudos detalhados dos alvos; e por fim, na última fase, o alvo é avaliado em termos econômicos.
Os minérios metálicos são fontes de elementos metálicos, podendo ser divididos em ferrosos e não-ferrosos. No grupo dos minérios ferrosos estão elementos como ferro, manganês, cromo, níquel, cobalto e vanádio, entre outros, utilizados para fabricação de ferroligas. Os minérios não-ferrosos podem ser divididos em básicos (cobre, chumbo, zinco e estanho), leves (alumínio, magnésio e titânio) e preciosos (ouro, prata, platina e paládio). O grupo dos minérios não-metálicos também é conhecido como MRI – minerais e rochas industriais. Essa classe é muito abrangente, incluindo materiais de construção (areia, cascalho, brita e rochas ornamentais), materiais para indústria química (enxofre, fluorita e pirita), fertilizantes (NPK – nitrato, fosfato e potássio), cimento (calcário), cerâmica (argilas, feldspatos e sílica), refratários (cromita e magnesita), abrasivos (coríndon, granadas, diamante e alumina), isolantes (amianto e micas), fundentes (carbonatos e fluorita), pigmentos (titânio e ocre), gemas (diamante, esmeralda, água- marinha, rubi, safira e turmalina) e águas minerais. Os minérios energéticos são substâncias que podem ser usadas como fonte de energia e englobam os materiais nucleares e os combustíveis fósseis. Os materiais nucleares são minerais que contém elementos radioativos como urânio e tório. Os combustíveis fósseis têm origem na acumulação de microrganismos em sedimentos, estes transformados posteriormente em rochas sedimentares por processos diagenéticos, sendo divididos em sólidos, como a série turfa-linhito-carvão mineral-antracito, e líquidos e gasosos, como o óleo e o gás natural do petróleo (moléculas compostas por carbono e hidrogênio). II.5 – Garimpo: É a extração rudimentar de gemas, de minerais metálicos ou não metálicos valiosos em depósitos de aluvião ou eluvião, nos alvéolos de cursos de água ou nas suas margens, bem como em depósitos secundários ou chapadas, vertentes e alto de morros. II.6 – Gemas: São substâncias que por suas propriedades como a cor, brilho, dureza, raridade e pureza e ainda pelos ditames da moda, são usadas para fins de adorno pessoal e ornamental. II.7 – Fóssil: São remanescentes dos seres que viveram em outras épocas geológicas anteriores e que se conservaram nas rochas sedimentares quase que exclusivamente, até a época atual, ou uma evidência direta destes seres. II.8 – Cristal : É um corpo sólido, homogêneo, possuindo ordem interna tridimensional que, sob condições favoráveis pode manifestar – se externamente com uma forma geométrica definida. Existem cristais de minerais, de substâncias orgânicas e de substâncias artificiais.
Observações : para que se desenvolva um trabalho satisfatório em um laboratório de mineralogia é necessário que se obedeça a algumas regras: 1 - A amostra deve ser inicialmente bem observada, utilizando – se para isto uma lupa de bolso. 2 - Todas as observações feitas devem ser anotadas, sendo de fundamental importância indicar se a amostra analisada é de um mineral ou de uma rocha. 3 - Deve – se então observar a cor, o brilho, a forma, clivagem ou fratura, a presença de inclusões e em alguns casos até o sabor, o odor, caso a amostra seja de um mineral. 4 - Sendo a amostra de uma rocha deve – se observar quantos e quais minerais estão presentes na rocha, observando – se ainda a sua textura e estrutura. 5 - Deve - se manusear a amostra de maneira delicada, evitando-se o máximo possível a destruição do material caso ele seja objeto de uma coleção. 6 - Amostras para outros fins que não a sua incorporação a uma coleção, poderão ser reduzidas ou pulverizadas, utilizando – se para isto um martelo ou um grau de ágata ou de porcelana. 7 - Amostras que serão analisadas através de testes químicos deverão estar previamente pulverizadas. 8 - É comum o uso de canivete, lupa de bolso, martelo, placa de porcelana e de reagentes químicos no processo de caracterização de uma amostra. Procedimento : 1 - Baseando – se no fato de que mineral é um sólido homogêneo ao microscópio petrográfico e que rocha é um sólido heterogêneo, separa no conjunto de número 1 os minerais das rochas. 2 - O mineral de número 2 chama – se Hematita e é um óxido de ferro de fórmula química Fe 2 O 3 , sendo um mineral comum em Minas Gerais, na região do Quadrilátero Ferrífero. Nesta região apresenta – se em grandes depósitos, podendo ser assim utilizado como minério de ferro. A amostra que está sendo analisada não é proveniente do Quadrilátero Ferrífero, mas sim de uma região agreste do Mato Grosso, distante das indústrias e das vias de comunicação
III - Principais propriedades físicas dos minerais As propriedades físicas dos minerais guardam relação direta com sua composição química e características estruturais. A rápida identificação dos minerais baseia-se no estudo das suas propriedades físicas mais elementares, de fácil observação tanto no laboratório quanto no campo, como a forma dos cristais, sua(s) cor (es), o brilho, o peso específico, a dureza, a cor do pó (traço). Além disso, algumas propriedades mais complexas, como propriedades elétricas, magnéticas e óticas, também podem ser usadas. De uma maneira geral, interpretadas corretamente, estas propriedades são suficientes para a identificação de um mineral desconhecido de maneira rápida, prática e barata. III. 1 – Cor A cor é, sem sombra de dúvidas, a propriedade que, em primeiro lugar, atraiu a atenção dos homens para os minerais. São dignos de nota o vermelho intenso do rubi, o verde grama da esmeralda e o azul profundo da safira. Substâncias Cromóforas : são as substâncias que geram a cor como o cromo na Esmeralda, Fuchsita e Andradita, o ferro na Ametista, no Citrino e no Heliodoro, o titânio no Quartzo Rosa e o cobre na Azurita. Quanto à cor, os minerais podem ser divididos em três grupos ⚫ Alocromáticos: são, quando puros, incolores. Entretanto, sua rede cristalina pode hospedar íons, geralmente metais de transição, que mesmo como traços (<0,1%) podem provocar absorção seletiva dos raios de luz, causando cor. Este íon é conhecido como substância cromófora. Como exemplo clássico podemos citar a família do berilo, onde a presença de Mn+3^ produz cor vermelha, Mn+2^ produz a cor rosa, Cr+3^ e V+3^ são responsáveis pelo verde na esmeralda, o Fe+3^ resulta no amarelo e o Fe+2^ produz o azul da água marinha. ⚫ Idiocromáticos: possuem sua cor devido a uma substância cromófora presente em sua composição química, logo, sua cor é invariável. É o caso da rodocrosita, MnCO 3 , que deve sua cor rosa à presença do manganês e da malaquita, Cu 2 (CO 3 )(OH) 2 , onde a cor verde é devida ao cobre e azurita (Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 ) cuja cor azul também é devida ao Cu. ⚫ Pseudocromáticos: a cor é originada por fenômenos ópticos como refração, interferência e dispersão da luz. O exemplo típico desse efeito é o jogo de cores apresentado pela opala ou da iridescência apresentada por cristais de hematita ou por fraturas no quartzo hialino ou no topázio. Com o desenvolvimento dos diversos métodos de investigação, como os raios-x e as análises químicas de grande precisão, novas teorias para a coloração dos minerais foram sendo elaboradas. Atualmente, cinco mecanismos básicos são atribuídos como causadores de cor nos minerais.
**- íons metálicos dispersos;
- fenômenos de transferência de carga;
- centros de cor;
- teoria das bandas;
- fenômenos de física óptica.** Independentemente de qual seja o mecanismo gerador, três fatores são de extrema importância no estabelecimento da cor de um mineral: o tipo de iluminação, as características do mineral e o olho humano. É sabido que determinados minerais, quando iluminados por fontes diferentes de luz: incandescente, fluorescente ou solar, apresentam cores que variam consideravelmente, como é o caso da alexandrita. Em adição a isso, o mineral pode interagir com a luz de maneiras diferentes, absorvendo parte dela e transmitindo o restante. Muitas coisas podem acontecer quando a luz penetra em um mineral, principalmente se for este uma gema lapidada: a luz pode ser refletida, refratada, difratada, dispersada, absorvida, ou simplesmente transmitida. Destes, o principal fenômeno responsável pela produção das cores é a absorção. Entretanto, combinações destes diferentes processos estão sempre presentes. Íons dispersos são átomos simples com alguma deficiência de elétrons, logo, são os menores causadores de cor possível. Fenômenos de transferência de carga e criação de centros de cor requerem pequenos grupos de átomos. Na teoria das bandas, uma maior quantidade de átomos está envolvida, enquanto nos fenômenos de física ótica estruturas de maiores são responsáveis pela geração da cor, como lamelas ou escamas, onde preponderam o tamanho e a forma dessas estruturas e não sua composição química. Relação entre as substâncias cromóforas e as cores dos minerais MINERAIS ALOCROMÁTICOS Íon metálico Cor Mineral Cromo (Cr+3) verde esmeralda, grossulária, hidenita, jade, turmalina Vermelho rubi, espinélio, topázio verde-vermelho alexandrita amarelo citrino Ferro (Fe+2) Azul água-marinha (Fe+3) amarelo heliodoro (Fe+4) violeta ametista Manganês (Mn+2, Mn+3) Rosa espodumênio, morganita Níquel Verde crisoprásio Vanádio Verde esmeralda, safira verde
determinado átomo pode ser causado pela irradiação luminosa, fazendo com que esse elétron migre para um nível mais externo (mais energético) do átomo. A variação energética do átomo corresponde quantitativamente à quantidade de energia luminosa absorvida. Isto pode ser representado pelo gráfico apresentado na Figura 03. Ao processo de mudança de orbital provocado por absorção de energia chamamos transição do estado fundamental para o estado excitado. Como mostrado na Figura 03, o espectro de transmissão de um determinado mineral mostrará uma banda escura, referente ao comprimento de onda absorvido pelo elétron na sua transição de estado. O estado excitado é intrinsecamente um estado instável, logo, o elétron retorna ao seu estado fundamental, liberando a energia recebida de duas maneiras distintas. O modo mais comum é a liberação de energia para a rede cristalina na forma de vibrações atômicas (calor). Uma outra maneira é a liberação de parte da energia em forma de luz, chamada de luminescência. Desde que o elétron não pode emitir mais energia do que a absorvida, a luminescência irá ocorrer com uma emissão de energia igual ou menor que a absorvida (Figura 03). Isso significa que o comprimento de onda da luminescência precisa ser igual ou maior que o comprimento absorvido. Por exemplo, Cr+3^ no rubi absorve os comprimentos de onda referentes às cores amarelo-verde e emite luminescência em vermelho. Por causa disto, alguns minerais excitados por raios-ultravioleta podem emitir luminescência dentro de todo o espectro visível (Figura 04). De uma maneira geral, poucos íons têm a capacidade de absorver energia correspondente à luz visível. Dentre estes, os mais comuns são: titânio, vanádio, cromo, manganês, ferro, cobalto, níquel e cobre. Na maioria dos casos, diferentes íons metálicos produzem diferentes cores, ou seja, cores produzidas pelo ferro serão bem diferentes daquelas produzidas pelo cromo num mesmo mineral. Como exemplo temos, no espinélio, a cor azul acinzentada produzida pelo Fe+2^ em contraste com o vermelho produzido pelo Cr+3. Basicamente três fatores determinam como o metal gerará a cor nos minerais: o estado de valência , a natureza dos átomos vizinhos e a coordenação iônica. Todos estes fatores vão determinar a morfologia e, conseqüentemente, a energia dos subníveis da camada mais externa. Assim, a cor gerada é dependente da energia absorvida pelo elétron na sua mudança de subnível que, por sua vez, será dependente dos fatores acima. Figura 04 Cores que compõem o espectro visível e seus correspondentes comprimentos de onda (Fritsch & Rossman, 1988).
III. 2 – Brilho O termo brilho refere-se à aparência de um mineral à luz refletida. Sua intensidade será tanto maior quanto maior for o índice de refração do mineral. Além disso, o brilho depende ainda da natureza da superfície refletora e da absorção da luz pelo mineral. Superfícies polidas concentram a reflexão da luz potencializando seu efeito enquanto superfícies rugosas dispersam os raios refletidos, diminuindo usa intensidade. É o aspecto geral da superfície de um mineral quando sobre ele incide um feixe de raios luminosos, isto é, é a aparência geral da superfície de um mineral à luz refletida. Os minerais podem ser classificados em três grandes grupos quanto ao seu tipo de brilho: minerais de brilho não-metálico , minerais de brilho sub-metálico e minerais de brilho metálico. Metálico: próprio e típico dos minerais opacos, de forte absorção. Os minerais que apresentam este brilho possuem um aspecto brilhante de um metal, característico dos minerais opacos que absorvem intensamente a luz visível. Apresentam brilho metálico minerais com índice de refração (n) igual ou superior a 3. Seu brilho se assemelha ao brilho dos metais e é característico dos minerais onde predominam as ligações metálicas. Esse brilho predomina nos minerais dos grupos dos metais nativos (ouro, prata etc.), sulfetos (pirita, galena, etc.) e óxidos (hematita, ilmenita, etc.). Sub metálico : também denominado de brilho metálico, sendo menos intenso que o brilho metálico, como exemplo podemos citar a Pirolusita e o Psilomelano. Brilho Não Metálico : é o brilho próprio e característico dos minerais que não apresentam um aspecto metálico. Geralmente são transparentes ou translúcidos. De acordo com o seu aspecto o brilho não metálico pode se subdividir em: Vítreo : apresenta o aspecto de vidro. É o brilho característico dos minerais transparentes e translúcidos, como quase todos os silicatos de índice de refração médio. Quartzo, topázio e berilo são exemplos típicos de minerais que apresentam brilho vítreo. Adamantino : característico para minerais transparentes de elevado índice de refração. Apresenta-se sob a forma de reflexo forte como o do diamante, o zircão, anglesita e cerrussita. Nacarado : também denominado de perláceo, sendo que o nome provém de nácar, material composto por uma mistura de proteínas e carbonato secretado por molusculo e que forma as conchas. É o brilho produzido pela reflexão total da luz que incide nos planos de clivagem ou de fratura de minerais transparentes, como no caso dos minerais da família da Mica, nas Calcitas e nos Quartzos.
III. 3 – Forma e Hábito dos Minerais Em seu significado comum, o termo hábito é usado para identificar a aparência externa geral do mineral sendo então o modo como o mineral é encontrado na natureza enquanto o termo Hábito dos minerais é a forma característica e comum em que o mineral cristaliza, incluindo também, amostras malformadas, ou seja, irregularidades de crescimento. Passaremos a descrever a terminologia usada para a caracterização da forma dos minerais: Acicular : cristais que apresentam agulhas concêntricas como a Pirofilita, Cianita, Talco e Flogopita. Capilar : cristais semelhantes a fios de cabelo como ocorre em certas Turmalinas dentro do Quartzo ou no Quartzo Rutilado. Dentrítica : também denominada por forma arborescente, é aquela em ramos delgados divergentes, semelhantes aos ramos de uma planta, como nas Dendritas. Reticulado : grupos de cristais delgados semelhantes a retículos, isto é, cristais que se apresentam com linhas de crescimento, como ocorre na Especularita. Drusiforme : superfície revestida externamente por uma camada de cristais pequenos como ocorre nas drusas de Quartzo. Colunar : cristais grossos à maneira de colunas, como no quartzo. Fibrosa : agregados delgados semelhantes a fibras como na Serpentinita e no Asbesto. Estrelado : cristais semelhantes a estrelas como na mica estrela. Botrioidal : ou reniforme, onde os minerais formam massas arredondadas que se assemelham ao rim, como na Pirolusita e no Psilomelano. Esferoidal : formas mais ou menos esféricas concentradas normalmente em leitos de rios, como seixos de Quartzo ou Limonita. Lamelar : mineral é formado por várias lâminas superpostas de fácil separação, como no Talco. Tabular : mineral é formado por várias lâminas superpostas, porém exigindo uma força maior para a separação, como nas Hematitas. Micácea : forma lamelar ou tabular característica somente para os minerais da família da mica.
Estalactítica : mineral ocorre sob a forma de cones ou cilindros pendentes, como nas Calcitas formadas em grutas. Geodos : uma cavidade revestida por cristais, como nos geodos de Ametista. Concreções : massas aproximadamente esféricas originadas pela decomposição de substância mineral sobre o mesmo núcleo, como nas Ágatas, Calcedônias ou na bauxita Ferruginosa. Musgosa : com disposição que lembra um musgo como em certos Quartzos com inclusões que tem este aspecto, denominados Ágata Musgo. Coralóides : parecendo uma arborização de corais, constituindo um exemplo curioso a Aragonita. Maciça : um mineral composto por material compacto com forma irregular como na maioria das amostras dos minerais. Procedimento: 1 - As amostras do conjunto de número 1 são de Cianita (azul), Pirofilita (alaranjado), Flogopita (cor de cobre), Quartzo com Turmalina (agulhas negras) e Quartzo com Rutilo (agulhas amareladas). Com este conjunto separe os minerais de forma acicular dos minerais de forma Capilar. Quais as semelhanças e as diferenças entre a forma Acicular e a capilar? 2 - A amostra de número 2 é denominada por Dendrita de manganês, sendo uma massa arborescente formada sobre o Quartzo, semelhante a uma planta fossilizada. Por que a Dendrita não pode ser considerada como um fóssil? 3 - Um mineral pode apresentar três tipos de linhas: a primeira delas se encontra na superfície do mineral, denominada linha de crescimento, caracterizando assim uma forma reticular. As outras duas são linhas internas sendo a primeira delas, linhas orientadas e paralelas que indicam a clivagem do mineral, denominando- se por isto linhas de clivagem. A segunda são linhas desordenadas, também internas, que são as linhas de fratura, identificando assim como o mineral vai se fraturar. No grupo de número 3 identifique os minerais que apresentam forma reticular, os que apresentam clivagem e os que apresentam fratura. 4 - Forma botrioidal é caracterizada por apresentar massas arredondadas que se assemelham aos rins, sendo uma forma bem comum para os principais minérios de manganês; os três principais minérios de manganês são a Pirolusta, a Polianita e o Psilomelano. A Polianita apresenta uma cor cinza de aço e seu brilho é metálico, não sendo friável e é a recristalização da Pirolusita. A Pirolusita é preta apresentando uma dureza baixa (de 1,0 a 2,0 ) sendo friável, isto é, suja os dedos de preto. Já o Psilomelano apresenta dureza de 5,0 a 6,0, não sendo friável e tendo uma cor preta.
III. 4 – Clivagem, Partição e Fratura Clivagem, Partição e Fratura são termos que se referem à reação de um material cristalino a uma força excessiva. Esta reação dependerá fundamentalmente do tipo de ligação envolvida e da presença de defeitos ou descontinuidades na rede cristalina do mineral. Se a pressão exercida sobre o mineral exceder as forças de ligação, o mineral se partirá. Muitos minerais possuem direções planares em suas estruturas que são sistematicamente mais fracas que outras direções. Isto se deve basicamente à presença de planos onde a densidade de ligações por unidade de volume é menos em relação às demais direções. Também geram planos de fraqueza a presença de ligações com menor força orientadas de modo planar. A história conta que o árabe Hauy, considerado o pai da mineralogia, ao transportar de um laboratório para uma sala de aula, na Universidade de Sourbone, deixou cair ao chão uma amostra de Calcita. Ao apanhar os fragmentos desta amostra, verificou que eles apresentavam formas geométricas perfeitas. Eram limitados por arestas retilíneas e superfícies lisas. Estes fragmentos se originaram devido ao fenômeno de clivagem e são denominados sólidos de clivagem. Em 1912 o raio X foi aplicado pela primeira vez no estudo da estrutura interna de um mineral. Van Laue, através de técnicas especiais (difração de raio x) mostrou que os minerais apresentam um tipo especial de estrutura: a estrutura atômica interna ordenada. Este tipo de estrutura atômica, que também vai constituir um tipo especial de matéria, a matéria cristalina, apresenta os átomos ou íons regularmente espaçados em seu interior. As distâncias entre um íon e outro é da ordem de angströns, isto é, da ordem de 10-^8 cm. No interior desta matéria vai surgir, conforme a direção considerada, coesão de diversos valores. O arranjo regular dos átomos no interior de um mineral permite que se reconheça os retículos cristalinos. Passaremos agora a definir alguns termos comuns no estudo da cristalografia:
- Nó : lugar geométrico ocupado pelos átomos, isto é, a posição que o átomo ocupa dentro do retículo.
- Filas : conjunto de átomos ao longo de uma direção.
- Parâmetro : distância entre dois nós consecutivos.
- Plano Reticular : quando se tem três ou mais nós não em linha reta.
- Célula Unitária : é a unidade fundamental de que é composta uma espécie mineral. A sua repetição tridimensional gerará o poliedro cristalino. Uma célula é formada por um grupo relativamente pequeno de átomos. Pelo que foi dito é possível compreender que a medida que a matéria cristalina que constitui os minerais e a maioria das gemas é essencialmente descontínua, que ela apresenta uma homogeneidade periódica, uma vez que todo retículo cristalino é formado pela repetição, nas três direções, de um motivo que é a célula unitária. A regularidade observada na matéria cristalina faz com que apenas nela ocorra uma série de propriedades ditas vetoriais descontínuas. Estas propriedades dependem da direção e sua variação se dá de modo descontínuo. A clivagem é uma propriedade deste tipo. Está ligada à coesão existente entre os átomos de um cristal. Como a coesão varia com a direção, a clivagem conseqüentemente também vai surgir nas direções ou planos onde a coesão for mais débil.
Resumindo, diz-se que um mineral possui clivagem quando aplicando-se uma força adequada, ele se rompe de modo a produzir superfícies planas e lisas, definidas e paralelas entre si. Como já sabemos, a clivagem depende da estrutura do cristal e ocorre somente paralelamente aos planos dos átomos. Se uma família de planos de átomos paralelos tem entre si uma força de ligação fraca é provável que a clivagem ocorra ao longo destes planos. Esta menor resistência pode ser devida a um tipo mais fraco de ligação, a um espaçamento reticular maior no cristal formando ângulos retos com a clivagem, ou freqüentemente a uma combinação dos dois. A quantidade da clivagem é expressa como perfeita, boa, regular, etc, ao passo que a direção é expressa pelo nome ou pelos índices da forma a que a clivagem é paralela. Exemplo:
- Galena – (001) – cúbica
- Fluorita – (111) – octaédrica
- Esfalerita – (011) – hexatetraédrica
- Calcita – (10-11) – romboédrica
- Topázio – (001) – basal Nem todos os minerais apresentam clivagem e somente poucos, comparativamente a exibem em alto grau, mas nestes casos ela serve como critério diagnóstico decisivo. Através da clivagem é possível se descobrir o sistema cristalográfico ao qual o mineral pertence. Assim a clivagem é: Sistema Cúbico
- Cúbica – três clivagens iguais paralelas às faces do cubo
- Octaédrica - quatro clivagens iguais, paralelas às faces do octaedro
- Rombododecaédrica – seis clivagens paralelas às faces do rombododecaedro. Sistema Hexagonal
- Basal – uma clivagem paralela às faces básicas
- Prismática – três clivagens paralelas às faces laterais do prisma e três clivagens paralelas às arestas laterais do prisma
- Piramidal – seis clivagens paralelas às faces do romboedro
- Romboédrica – três clivagens paralelas às faces do romboedro Sistema Tetragonal
- Basal – uma clivagem paralela às bases
- Prismática – duas clivagens paralelas às faces laterais do prisma
- Piramidal – quatro clivagens paralelas às faces de uma pirâmide
