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Trabalho Científico
ESCOLA TÉCNICA ESTADUAL DE PORTÃO
ETEP
MINERALOGIA
CARINI LEMMERTZ
JAQUELINE BATISTI OLIVEIRA
JAQUELINE CUNHA DOS SANTOS
PATRÍCIA DE SOUZA OLIVEIRA
311
PORTÃO, DEZEMBRO DE 2008.
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO..........................................................................................................3
MINERALOGIA.........................................................................................................4
SEUS USOS.............................................................................................................4
ESTRUTURA CRISTALINA......................................................................................5
MINERAIS E ROCHAS............................................................................................7
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS...........................................................7
TRANSPARÊNCIA...................................................................................................8
BRILHO.....................................................................................................................8
COR..........................................................................................................................9
TRAÇO...................................................................................................................10
DUREZA.................................................................................................................10
FRATURA...............................................................................................................11
CLIVAGEM.............................................................................................................11
DENSIDADE RELATIVA........................................................................................11
GEMINAÇÃO..........................................................................................................12
TENACIDADE.........................................................................................................12
MAGNETISMO.......................................................................................................12
AS PRINCIPAIS MINERAIS DO BRASIL...............................................................13
EXTRAINDO E UTILIZANDO MINERAIS...............................................................16
QUE SÃO ROCHAS?.............................................................................................18
ROCHAS SEDIMENTARES...................................................................................21
ROCHAS METAMÓRFICAS...................................................................................23
ROCHAS ÍGNEAS..................................................................................................25
CONCLUSÃO.........................................................................................................29
INTRODUÇÃO
No presente trabalho, iremos mostrar um pouco sobre os minérios e rochas, para que elas são importantes e quais são seus usos. Mostraremos também um pouco das características dos minerais que são estrutura cristalina, propriedades físicas dos minerais, transparência, brilho, cor, traço, dureza, fratura, clivagem, densidade relativa, geminação, tenacidade e magnetismo. Veremos também quais são os principais minerais do Brasil.
Os minerais podem ser extraídos e utilizados.
Mostraremos também o que são rochas e cada um dos tipos de rochas.
MINERALOGIA
Mineral é um corpo natural sólido e cristalino formado em resultado da interação de processos físico-químicos em ambientes geológicos. Cada mineral é classificado e denominado não apenas com base na sua composição química, mas também na estrutura cristalina dos materiais que o compõem. Em resultado dessa distinção, materiais com a mesma composição química podem constituir minerais totalmente distintos em resultado de meras diferenças estruturais na forma como os seus átomos ou moléculas se arranjam espacialmente (como por exemplo a grafite e o diamante). Os minerais variam na sua composição desde elementos químicos, em estado puro ou quase puro, e sais simples a silicatos complexos com milhares de formas conhecidas. Embora em sentido estrito o petróleo, o gás natural e outros compostos orgânicos formados em ambientes geológicos sejam minerais, geralmente a maioria dos compostos orgânicos é excluída. Também são excluídas as substâncias, mesmo que idênticas em composição e estrutura a algum mineral, produzidas pela atividade humana (como por exemplos os betões ou os diamantes artificiais). O estudo dos minerais constitui o objeto da mineralogia.
SEUS USOS
Os minerais são utilizados pelo homem nas mais diferentes formas e atividades.
Seus usos variam: alguns são fontes de metais raros e essenciais, outros são usados como catalisadores ou fundidos em reações químicas. Alguns minerais são apreciados por seus valores estéticos, como peças de coleção ou pedras preciosas. Freqüentemente, a palavra 'mineral' é usada num sentido mais geral, para referir-se a qualquer material com valor econômico (tal como o petróleo) tirado do solo.
A mica é utilizada na produção de papel de parede, lubrificantes e tintas.
A turmalina é usada em manômetros.
Experiências ultra-sônicas utilizam o quartzo.
Na goma de mascar é empregada a calcita.
Isso sem falar na utilização dos metais, que também são minerais.
ESTRUTURA CRISTALINA
Estrutura cristalina de um cristal de sal (NaCl). Note-se a ordenação dos átomos.
Um dos pilares fundamentais do estudo dos minerais, e um dos elementos determinantes na sua classificação, é a determinação da sua estrutura cristalina (ou ausência dela), já que esse fator determina, a par com a composição química, a generalidade das propriedades do material e fornece indicações claras sobre os processos e ambientes geológicos que estiveram na sua origem, bem como o tipo de rochas de que poderá fazer parte.
Neste contexto, estrutura cristalina significa o arranjo espacial de longo alcance em que se encontram os átomos ou moléculas no mineral. Na natureza existem 14 arranjos básicos tridimensionais de partículas (neste caso átomos ou moléculas, entenda-se), designados por redes de Bravais, agrupados em 7 sistemas de cristalização distintos, que permitem descrever todos os cristais até agora encontrados (as exceções conhecidas são os quasecristais de Shechtman, os quais, contudo, não são verdadeiros cristais por não possuírem uma malha com repetição espacial uniforme).
É, portanto da conjugação da composição química e da estrutura cristalina que é definido um mineral, sendo em extremo comuns substâncias que em condições geológicas distintas cristalizam em formas diferentes, para não falar da similaridade de cristalização por parte de substâncias com composição química totalmente diversa.
De fato, dois ou mais minerais podem ter a mesma composição química, mas estruturas cristalinas diferentes, sendo nesse caso conhecidos como polimorfos do mesmo composto. Por exemplo, a pirite e a marcassite são ambos constituídos por sulfeto de ferro, embora sejam totalmente distintos em aspecto físico e propriedades.
Similarmente, alguns minerais têm composições químicas diferentes, mas a mesma estrutura cristalina, originando isomorfos. Um exemplo é dado pela halite, um composto de sódio e cloro em tudo similar ao vulgar sal de cozinha, a galena, um sulfeto de chumbo, e a periclase, um composto de magnésio e oxigênio. Apesar de composições químicas radicalmente diferentes, todos estes minerais compartilham da mesma estrutura cristalina cúbica.
As estruturas cristalinas determinam de forma preponderante as propriedades físicas de um mineral: apesar do diamante e grafite terem a mesma composição, a grafite é tão branda que é utilizada como lubrificante, enquanto o diamante é o mais duro dos minerais.
Para ser classificado como um "verdadeiro" mineral, uma substância deve ser um sólido e ter uma estrutura cristalina definida. Deve também ser uma substância homogênea natural com uma composição química definida. Substâncias semelhantes a minerais que não satisfazem estritamente a definição, são por vezes classificados como mineralóides.
Estão atualmente catalogados mais de 4 000 minerais, todos eles reconhecidos e classificados de acordo com a International Mineralogical Association (IMA), a instituição de referência na aprovação da classificação e nomenclatura internacional dos minerais.
De fora ficam materiais como a obsidiana ou o âmbar, que embora tenham caráter homogêneo, origem geológica e aspecto mineral dado pela sua origem, ocorrência e características macroscópicas, não são materiais cristalinos.
A forma do cristal é muito importante na identificação do mineral, pois ela reflete a organização cristalina da estrutura dos minerais e dá boas indicações sobre o sistema de cristalização do mineral. Algumas vezes o cristal é tão simétrico e perfeito nas suas faces que coloca em dúvida a sua origem natural. Porém, os cristais perfeitos são muito raros, pelo que a maioria dos cristais apenas desenvolve algumas de suas faces.
MINERAIS E ROCHAS
Embora na linguagem comum por vezes os termos mineral e rocha sejam utilizados de forma quase sinônima, é importante manter uma distinção clara entre ambos. É preciso não perder de vista que um mineral é um composto químico com uma determinada composição química e uma estrutura cristalina definida, como atrás foi apontado. Se é verdade que existem rochas compostas por um único mineral, na generalidade dos casos, uma rocha é uma mistura complexa de um ou diversos minerais, em proporções variadas, incluindo freqüentemente frações, que podem ser significativas ou mesmo dominantes, de material vítreo, isto é, não cristalino.
Os minerais específicos numa rocha, ou seja aqueles que determinam a classificação desta, variam muito. Alguns minerais, como o quartzo, a mica ou o talco apresentam uma vasta distribuição geográfica e petrológica, enquanto outros ocorrem de forma muito restrita. Mais da metade dos mais de 4000 minerais reconhecidos são tão raros que foram encontrados somente num punhado das amostras, e muitos são conhecidos somente por alguns pequenos cristais. Pondere-se a diferença de abundância entre o quartzo e o diamante, sendo certo que este último nem é dos minerais mais raros.
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS
As propriedades físicas dos minerais resultam da sua composição química e das suas características estruturais. As propriedades físicas mais óbvias e mais facilmente comparáveis são as mais utilizadas na identificação de um mineral. Na maioria das vezes, essas propriedades, e a utilização de tabelas adequadas, são suficientes para uma correta identificação. Quando tal não é possível, ou quando um elevado grau de ambigüidade persiste, como no caso de muitos isomorfos similares, a identificação é realizada a partir da análise química, de estudos de óptica ao microscópio petrográfico ou por difração de raios X ou de neutrões. São as seguintes as propriedades físicas macroscópicas, isto é observáveis sem necessidade de equipamento sofisticado (por vezes designadas, por essa razão, por propriedades de campo):
TRANSPARÊNCIA
Os minerais que não absorvem ou absorvem pouco a luz são ditos transparentes. Os que absorvem a luz consideravelmente são translúcidos e dificultam que imagens sejam reconhecidas através deles. Obviamente, estas características dependem da espessura do mineral: a maioria dos minerais translúcidos torna-se transparente quando em lâminas muito finas. Existem, contudo, os elementos nativos metálicos, óxidos e sulfetos que absorvem totalmente a luz, independentemente da espessura. São os minerais opacos.
BRILHO
É a quantidade de luz refletida pela superfície de um mineral. Os minerais que refletem mais de 75% da luz incidente exibem BRILHO metálico. É o caso da maioria dos minerais opacos.
Os que não atingem esta reflexão têm brilho não metálico. Entre os tipos de brilho não – metálico, é usual distinguir alguns característicos, como o vítreo( o brilho da fratura fresca do vidro), o gorduroso (o brilho do azeite), o sedoso etc.
O brilho metálico, como o nome diz, é o brilho dos metais polidos, que todos estamos acostumados a ver em objetos de uso comum. Por causa disso, alguns esquemas sistemáticos de identificação de minerais utilizam o tipo de brilho- metálico ou não metálico- como o primeiro critério de identificação. Entretanto, é bom lembrar que alguns minerais (a pirita, por exemplo) podem sofrer leve oxidação superficial, o que resulta na perda pelo menos parcial do brilho metálico natural.
COR
As cores dos minerais, além de ser em geral magníficas e atraentes, fornecem pistas importantes para a identificação deles. Cores mais vivas ou inusitadas aument am muito o valor comercial de um espécime. Algumas cores só ocorrem em determinados minerais, que por isso mesmo são de grande valia para os artistas.
Um dos atrativos dos minerais, que exerce fascínio constante nas pessoas, é a gama de cores maravilhosas que possuem, já que essas cores representam todo o espectro e toda e qualquer tonalidade que se possa imaginar. Muitos minerais são incorporados às tintas usadas na pintura, em parte porque as tonalidades são exclusivas e inimitáveis e, em parte, porque as cores derivadas de minerais costumam ser tremendamente estáveis e não desbotam, mesmo em caso de prolongada exposição à luz, natural ou artificial.
Entre as cores mais fantásticas exibidas pelos cristais temos os vermelhos (prustita, cinabre, realgar), alaranjados brilhantes (crocoíta, wulfenita vanadinita), amarelos (trissulfureto de arsênico e enxofre), verdes amarelados (autunita e outros minerais secundários do urânio), verdes brilhantes (dioptásio, esmeralda), azuis (lápis-lazúli, vivianita, azurita), violáceas (ametista, fluorita, kamerita), entre outras.
Alguns minerais têm uma determinada cor em estado natural, mas adquirem outra totalmente diferente quando moídos. Um bom exemplo disso é a hematita, um óxido de ferro muito comum, normalmente negro quando cristal. Entretanto, apresenta uma cor de traço vermelho-profunda e produz um pigmento amplamente usado desde os tempos antigos. O nome da hematita vem da palavra “sangue” em grego, justamente em função de sua cor.
A cor de um mineral pode variar bastante de um espécime a outro, dificultando a identificação, Isso se deve a impurezas locais e a elementos químicos adjacentes que podem ter afetado parcialmente sua aparência. A melhor maneira de tirar conclusões acertadas sobre a identidade de um mineral tendo por base a cor é examina-la em conjunto com o brilho desse mineral – ou seja, com o brilho da superfície ou com a qualidade de sua luz reflexa.
TRAÇO
O traço é a cor do pó do mineral. É obtida riscando o mineral contra uma placa ou um fragmento de porcelana , em geral de cor branca. Esta propriedade só é útil como elemento identificador dos minerais opacos ou minerais ferrosos, que apresentam freqüentemente traços coloridos. A maioria dos minerais translúcidos ou transparentes exibe traço branco. Ao provar minerais mais duros que a porcelana (aproximadamente 7 na escala de Mohs), o traço resultante não é do mineral, mas sim da porcelana. a cor do pó destes minerais somente pode ser observada por moagem do mineral.
DUREZA
A dureza é a resistência que o mineral apresenta ao ser riscado. Para classifica-la, utiliza-se a escala de Mohs, em homenagem ao mineralogista australiano F. Mohs, que elaborou com base na dureza de minerais relativamente comuns utilizados como padrões e que varia de 1 a 10, em ordem crescente de dureza. A lamina de aço risca todos os materiais com dureza menor que 5 e, por sua vez, é riscada por todos os materiais com dureza maior que 5,5.
• 1 – Talco;
• 2 – Gipsita;
• 3 – Calcita;
• 4 – Fluorita;
• 5 – Apatita;
• 6 – Ortoclase;
• 7 – Quartzo;
• 8 – Topázio;
• 9 – Coríndon;
• 10– Diamante
FRATURA
Denomina-se fratura a superfície irregular e curva resultante da quebra de um mineral. As superfícies de fratura, obviamente controladas pela estrutura atômica interna do mineral, podem ser irregulares ou conchoidais (são estes os tipos mais comuns de fratura).
CLIVAGEM
É a forma como muitos minerais se quebram seguindo planos relacionados com a estrutura molecular interna, paralelos às possíveis faces do cristal que formariam. A clivagem é descrita em cinco modalidades: desde pobre, como na bornita; moderada; boa; perfeita; e proeminente, como nas micas. Os tipos de clivagem são descritos pelo número e direção dos planos de clivagem.
DENSIDADE RELATIVA
É o número que indica quantas vezes certo volume do mineral é mais pesado que o mesmo volume de água (a 4° C). A densidade relativa da maioria dos minerais formadores de rocha oscila entre 2,5 e 3,3. Alguns minerais que contem elementos de alto peso atômico apresentam densidade superior a 4. Com alguma prática, pode-se avaliar manualmente, de forma qualitativa, a maior ou menor densidade do mineral ou seu agregado. No entanto, a determinação precisa deste valor é feita utilizando-se uma balança especial.
GEMINAÇÃO
É a propriedade de certos cristais de aparecerem intercrescidos de maneira regular. Os diferentes indivíduos de um cristal geminado relacionam-se por operações geométricas. A geminação pode ser simples ou múltipla. O tipo de geminação é, muitas vezes, uma propriedade diagnóstica do mineral.
TENACIDADE
Mede a coesão de um mineral, ou seja, a resistência a ser quebrado, dobrado ou esmagado. A tenacidade não reflete necessariamente a dureza, antes sendo dela geralmente independente: o diamante, por exemplo, possui dureza muito elevada (é o termo mais alto da escala de Mohs), mas tenacidade relativamente baixa, já que quebra facilmente se submetido a um impacto. A tenacidade dos minerais é expressa em termos qualitativos, utilizando uma linguagem padronizada:
• Quebradiço ou frágil – o mineral parte-se ou é pulverizado com facilidade;
• Maleável – o mineral, por impacto, pode ser transformado em lâminas;
• Séctil – o mineral pode ser cortado por uma lâmina de aço;
• Dúctil – o mineral pode ser estirado para formar fios;
• Flexível – o mineral pode ser curvado sem, no entanto, voltar à sua forma original;
• Elástico – o mineral pode ser curvado, voltando à sua forma original quando o forçamento cessa.
MAGNETISMO
Ocorre nos poucos minerais que devido à sua natureza ferromagnética são atraídos por um imã. Os exemplos mais comuns são a magnetite, a pirrotite e outros com elevado teor de metais que podem ser magnetizados após aquecimento, como o manganês, o níquel e o titânio.
OS PRINCIPAIS MINERAIS DO BRASIL
Os minerais são classificados de acordo com o grau de abundância em três tipos: carentes, suficientes e abundantes.
• Carentes: são os minerais que ocorrem em quantidades insuficientes para o consumo do país, tornando-se necessária a importação dos mesmos.
Exemplos:
Água subterrânea
Antimônio
Cobalto
Carvão
Cobre
Enxofre
Gás natural
Molibdênio
Ouro
Petróleo
Piritas
Prata
Platina
Urânio
Vanádio
• Suficientes: são os minerais cujas reservas conhecidas podem suprir as necessidades do país por um prazo relativamente longo.
Exemplos:
Argilas
Amianto
Apatita
Bromo
Chumbo
Cromo
Fluorita
Granadas
Lítio
Mica
Talco
Zinco
• Abundantes: são os minerais cujas reservas conhecidas permitem e exportação dos mesmos por um prazo mais ou menos longo, não colocando em risco o abastecimento nacional.
Exemplos:
Bauxita
Berilo
Calcários
Caulim
Cristal de rocha
Dolomito
Estanho
Ferro
Gipso
Magnesita
Manganês
Níquel
Nióbio
Pedras preciosas
Potássio
Sais de magnésio
Sal-gema
Terras raras
Titânio
Tório
Tungstênio
Zircônio
A riqueza do solo mineiro sempre atraiu gente de todas as partes. No início, pedras brasileiras, preciosas e semipreciosas, trouxeram os bandeirantes, que desbravaram o interior do Estado à procura de esmeraldas. Hoje, o Estado é o único produtor brasileiro de diamantes (conforme dados da Secretaria de Estado de Indústria e Comércio), além de revelar-se como espaço estratégico para o desenvolvimento da mineração no País.
Minas é responsável por um terço da produção brasileira de substâncias minerais úteis, com destaque para o minério de ferro, responsável por 80% da produção nacional; seguido pelo calcário, ouro, manganês, diamante, pedras preciosas, feldspato, granito, quartzo, nióbio, fosfato, zinco e outras substâncias. As maiores companhias brasileiras de mineração atuam em Minas. A Companhia Vale do Rio Doce - CVRD -, por exemplo, é a maior exportadora de minérios do mundo.
Trezentos e cinqüenta municípios compõem a região produtora, formada pelo Quadrilátero Ferrífero; os vales dos rios Doce, Jequitinhonha e Mucuri; a região de Campos das Vertentes; o Vale do Rio São Francisco e as regiões de Araxá e Poços de Caldas.
O Estado é responsável pela produção de 100% do magnésio primário do País, de acordo com dados da Secretaria de Estado de Indústria e Comércio sobre a Produção Industrial Anual de 1991. Também a produção de zinco tem destaque, representando 77% do total brasileiro. O ferro-gusa produzido no Estado corresponde a 55% da produção brasileira e o ferro-liga, a 54%.
Logo em seguida aparece o aço em lingotes, cuja produção corresponde a 41% da produção nacional. A produção de cimento também é relevante, representando 27% da nacional de 1991.
EXTRAINDO E UTILIZANDO MINERAIS
O conjunto de operações que são realizadas visando à retirada do minério a partir do depósito mineral denomina-se lavra. O depósito mineral em lavra é denominado mina, e esta designação continua sendo aplicada mesmo que a extração tenha sido suspensa. A lavra pode ser executada de modo bastante simples, por meio de atividades manuais, ou até por meios altamente mecanizados e em larga escala, como ocorre nas grandes minerações.
O garimpo também constitui uma jazida mineral em lavra e para a extração de suas substancias úteis não foram realizados estudos prévios da jazida. Costumeiramente, os métodos extrativos utilizados são rudimentares. Apesar disso, os garimpos podem responder por uma parcela significativa de produção de certos bens minerais, tais como esmeralda, topázio, minerais litiníferos, diamante, ouro e cassiterita.
Sendo o depósito mineral um produto natural, o ser humano não decide sobre suas características, pode apenas aceita-las. Em decorrência dessa situação, a obtenção de substâncias a partir de um depósito mineral depende de vários fatores que incluem desde suas feições intrínsecas até os preços e modos de aplicação de suas substâncias úteis. A análise desses fatores é que indicará se a substância mineralizada pode ser lavrada e gerar produtos comercias economicamente rentáveis. Assim, a quantidade da substância útil deve ser expressiva o bastante para garantir a lavra e suprimento adequado a longo prazo, assim como o teor da substância útil deve proporcionar uma extração lucrativa.
Além disso, a composição química, as feições mineralógicas e as características físicas do minério devem ser favoráveis às aplicações antevistas para a sociedade.
Para muitos bens minerais, notadamente aqueles de baixo valor unitário (usualmente não metálicos), a localização geográfica do recurso constitui um parâmetro crítico à vista de sua lavra.
A irregularidade na distribuição geográfica dos recursos minerais, seja em regiões inóspitas, climaticamente agressivas ou deficientes em água e energia elétrica, constitui um fator limitante para a extração de muitos minérios ou, mesmo antes, para sua descoberta. Da mesma forma, a instalação das atividades de lavra ou o custo de transporte da substância útil, entre outras implicações, pode ser crítica para viabilizar a lavra de um recurso mineral distante dos centros industriais ou de consumo.
Ao mesmo tempo, fatores técnicos e econômicos devem ser considerados quanto ao aproveitamento de um recurso mineral.
Designa-se minério bruto o minério tal como ocorre na natureza, porém, desmontado, deslocado, por uma operação qualquer de lavra. Na maioria dos casos, o minério bruto não se encontra suficientemente puro ou adequado para que seja submetido a processos metalúrgicos ou para sua utilização industrial. Assim, após a lavra, os minérios são submetidos a um conjunto de processos industriais, denominado tratamento/beneficiamento, que os torna aptos para a utilização.
O tratamento divide o minério bruto em duas frações: concentrado e rejeitado. O concentrado é o produto em que a substancia útil está com teor mais elevado ou as qualidades tecnológicas do minério estão aprimoradas. O rejeito é a fração constituída quase que exclusivamente pelos minerais de ganga e usualmente é descartado.
Certos minérios de ouro, metais básicos, urânio, platina, fosfato, grafita e tantalita, em virtude de particular composição mineral ou baixos teores, exigem métodos de tratamento mais sofisticados, ás vezes de alto custo, tais como químicos e elétricos, para preparar a substância útil com vista a sua utilização industrial.
Os usos e aplicações das substâncias minerais permitem avaliar sua importância para a humanidade e, ao mesmo tempo, constituem um critério para classifica-las. A classificação utilitária é uma proposta clássica de sistematização das substâncias minerais úteis, fundamentada nas suas aplicações.
Os metais ferrosos distinguem-se dos metais não-ferrosos por sua utilização essencial na indústria do aço e na fabricação das demais ferroligas. As classes dos não-metálicos são definidas notadamente em função do uso da substancia mineral. Alguns minerais são colocados em mais de uma classe em virtude de terem duas ou mais utilizações distintas, como cromita metalúrgica e cromita refratária ou diamante industrial e diamante como pedra preciosa. As qualificações para as diferentes aplicações de uma substância mineral podem ser impostas pelas características naturais do minério ou elaboradas por métodos próprios de tratamento.
QUE SÃO ROCHAS?
Compostas de agregados minerais, as rochas formam massas de notáveis dimensões. Constituem a camada mais externa de nosso planeta, ou seja, a crosta terrestre, ainda que algumas espécies também existam em porções da zona subjacente, o manto. Afloram com aspectos muito variados e, com freqüência, caracterizam a paisagem por causa de suas formas e cores, que variam de acordo com os minerais presentes. Originam-se por vagarosíssimos e contínuos processos de transformação da matéria. As rochas contêm os mais valiosos dados sobre a história da Terra.
Agregados de minerais
Antes de tudo, é preciso distinguir com clareza as rochas dos minerais que as formam. Os minerais têm uma estrutura homogênea e propriedades físico-químicas constantes. As rochas, por sua vez, não possuem uma composição unitária nem tampouco uma fórmula química definida.
Um determinado mineral pode caracterizar uma rocha, quer dizer, estar presente nela em grandes quantidades. Nesse caso, diz-se que é um componente essencial da rocha. Quando aparece em quantidades pequenas é denominado de acessório. Por último, quando nem sempre está presente ou quando sua porcentagem é mínima, é descrito como acidental. Chamamos os minerais de secundários quando se originaram posteriormente à formação dos outros constituintes.
Excepcionalmente, algumas rochas são formadas por um único mineral. São as chamadas monomineralógicas. Bons exemplos são o travertino e o alabastro-calcário (formados por calcita) e o alabastro formado por gipsita (gesso). Nesses casos são consideradas rochas e não minerais pela notável extensão de suas massas, que chegam a constituir montanhas inteiras.
Dos minerais presentes dependem o tamanho do grão (grosso, médio, fino ou finíssimo) e a cor da rocha. As tonalidades claras indicam a presença de sílica e alumínio, e a quase ausência de ferro. As de tonalidade escura contêm minerais ferromagnéticos e são pobres em sílica e alumínio.
Para reconhecer uma rocha é importante determinar sua textura e sua estrutura. A textura é composta pelo conjunto de forma, dimensões e disposição dos grãos minerais que a constituem. A estrutura é o conjunto de características observadas ao olho nu, na região do afloramento, ou através de amostra macroscópica, e pode ser massiva, estriada, xistóide etc.
Contudo, é necessário advertir que certas escolas petrográficas dão a esses termos significado contrário ao que se encontra exposto aqui.
Um ciclo contínuo
Nas camadas mais externas da Terra, ou seja, a crosta e o manto terrestres, ocorrem os principais processos de formação, transformação e destruição da matéria rochosa, que constituem o denominado “ciclo das rochas”.
Um exemplo pode ajudar a compreender melhor esses processos. Os agentes atmosféricos erodem as rochas e transportam os fragmentos para os vales. Ali, é provável que se acumulem, mas também podem ser enterrados em profundidades onde as altas pressões e temperaturas transformam sua composição química e estrutural. Além disso, as massas rochosas podem fundir-se e transformar-se em magma, que aflora mediante erupções vulcânicas.
Tendo em conta sua origem, estrutura, características químicas e mineralógicas, as rochas se dividem em três grandes grupos. As sedimentares, que são as que se originam na superfície terrestre a baixas temperaturas; as magmáticas, que se formam pelo esfriamento e solidificação do magma; e as metamórficas, que são produzidas por transformações estruturais e químicas de rochas de outros grupos. As rochas magmáticas e as rochas metamórficas constituem 95% das terras emersas e as rochas sedimentares, 5% do restante.
A petrografia
Trata-se da ciência que descreve e classifica as rochas de acordo com sua composição mineralógica e química, origem e relações entre os grãos minerais constituintes. É uma disciplina relativamente recente. Antes de 1850, os estudos científicos das rochas se limitavam à descrição macroscópica das amostras junto aos estudos de campo.
Em 1856, o inglês Sorby passou a fazer um estudo microscópico para a preparação das rochas, iniciando uma nova etapa na petrografia. Nas últimas décadas, os estudos petrográficos se desenvolveram bastante, graças ao aperfeiçoamento de técnicas de estudo ótico e de análise química.
De forma paralela, aprofundou-se o estudo dos mecanismos que originam as rochas, dando origem a um ramo específico da petrografia, a petrografia genética.
ROCHAS SEDIMENTARES
A superfície da Terra muda o tempo todo devido ao desgaste provocado implacavelmente pelo vento, pela água e por gelo. Cada uma dessas forças consegue fragmentar materiais das rochas em sua localização original, transportando-os quase a qualquer distância e depositando-os novamente em outros locais. Giz, argila, carvão, calcários, areia e arenito estão entre as rochas formadas por esses processos e são coletivamente denominadas sedimentares.
Embora constituam entre 70% e 75% das rochas expostas na superfície terrestre, as rochas sedimentares são apenas um componente menor (cerca de 5%) da crosta da Terra, como um todo.
As rochas sedimentares se formam a baixa temperatura e pressão junto à superfície terrestre. São criadas de duas maneiras: pela acumulação de sedimentos que se transformam em rochas (processo este chamado “petrificação”) ou pela precipitação de soluções em temperaturas normais. Todas as rochas sedimentares são constituídas de material geológico preexistente.
Uma das mais importantes características das rochas sedimentares é que se formam em camadas. Esta formação é denominada estratificação. Cada uma dessas camadas possui características específicas, que refletem as condições predominantes quando as rochas foram originalmente depositadas. Muitas formações rochosas sedimentares típicas mostram marcas de ondulações da água e rachaduras no barro provenientes da passagem da água sobre sua superfície.
Em virtude de as rochas sedimentares conservarem marcas indeléveis das condições em que originalmente se formaram, elas proporcionam uma grande quantidade de informações aos geólogos e historiadores. É nessas rochas que são encontrados fósseis, e estes contribuíram mais do que qualquer outra coisa para aumentar nosso conhecimento da historiada vida na Terra.
Classificação
As rochas sedimentares são classificadas de acordo com os minerais que contêm e o tamanho de seus grânulos. Rochas cujos grânulos têm menos de 0,06 mm de diâmetro são classificadas como folhelhos; aquelas com grânulos entre 0,06 e 2,0 mm são os arenitos e as com grânulos de mais de 2,0 mm de diâmetro denominam-se brechas, conglomerados ou cascalhos.
Alguns minerais sedimentares quase não sofrem transformações ao serem transportados para um novo lugar e são também resistentes à subseqüente erosão ou desgaste pela ação atmosférica. O exemplo por excelência desse tipo de mineral é o quartzo.
Rochas detríticas
As rochas sedimentares mais comuns são as formadas por materiais que se desintegraram pela ação atmosférica, provenientes de rochas magmáticas, metamórficas e outras rochas sedimentares. Os detritos resultantes foram transportados de sua localização original pela água, vento ou gelo e novamente depositados em um lugar diferente. Embora ao chegar esses detritos geralmente tomassem a forma de minúsculas partículas de rochas ou minerais, foram depois comprimidos durante milhões de anos e transformados em rochas compactas. Tais rochas foram cimentadas por minerais carbonatados ou por quartzo.
Rochas químicas
As outras categorias principais de rochas sedimentares são constituídas de depósitos formados pela precipitação de líquidos que as transportaram de sua localização anterior. As rochas químicas, como são chamadas, se formam quando o líquido no qual os detritos minerais foram dissolvidos se torna saturado: esse processo freqüentemente resulta na formação de belos cristais. As rochas sedimentares quimicamente formadas mais comuns são os calcários calcita, aragonita e dolomita.
As rochas sedimentares químicas, em geral, têm granulação mais grossa do que as rochas detríticas, e sua estrutura tende a ser menos facilmente visível. Os cientistas podem obter grande quantidade de informações sobre as condições em que se formaram originalmente as rochas sedimentares de origem química medindo o teor de sal e ácido que elas contêm. Os minerais mais comumente encontrados nesse tipo de rochas são os pertencentes ao grupo evaporita. Estes incluem anidrita, gipsita e halita (sal comum).
ROCHAS METAMÓRFICAS
“Metamórficas” é o nome dado a rochas que sofreram transformações pela ação da temperatura, pressão, tensão mecânica e/ou pela adição ou subtração de compostos químicos. As rochas preexistentes das quais os estratos metamórficos se formaram podem ser de origem sedimentar ou ígnea. As rochas metamórficas podem também se originar de depósitos metamórficos mais antigos, preexistentes.
Geralmente, as rochas metamórficas se formam em zonas que podem se estender através de milhares de quilômetros, conhecidas como cinturões orogênicos (“orogênico” deriva da palavra grega que significa “formação de montanha”. Entre os melhores exemplos estão as Grampian Highlands, na Escócia, os Alpes, na Europa, e os Apalaches, nos EUA. Há quatro principais processos metamórficos e diversas variações dos temas básicos. Aqui está uma descrição em linhas gerais dos tipos mais importantes.
Rochas cataclásticas
Algumas rochas formadas bem no início do desenvolvimento da Terra foram alteradas mais tarde por tensão mecânica, conforme a crosta sofreu dobramentos tomando novas posições. Essas alterações, conhecidas como metamorfismo dinâmico ou cataclase, geralmente ocorrem com pequena mudança de temperatura. Entre as rochas cataclásticas típicas estão as brechas.
Contato
O metamorfismo de contato é decorrente de temperatura elevada, mas sob pressão baixa, e pode atingir apenas uma pequena área de formações muito maiores que, em grande parte, não são afetadas por esse processo. As rochas formadas por metamorfismo de contato tendem a estar associadas de perto com intrusões ígneas. São exemplos de rochas resultantes dessas transformações a hornblenda e o piroxênio hornfels. Ambos recristalizam a pouca profundidade e temperaturas entre 200° e 700°. Andaluzita, anortita, cordierita, diopsídio, granada grossular e wollastonita estão entre os muitos minerais e gemas que podem ser encontrados em depósitos de metamorfismo de contato.
Regional
O metamorfismo geológico mais comum e difundido é o regional. As rochas assim descritas são afetadas, às vezes, apenas pelo calor, mas geralmente isso ocorre durante as transformações de aumento de temperatura e pressão. O metamorfismo regional pode ser causado tanto por altas temperaturas quanto por baixas. Exemplos de rochas desse tipo são os xistos e os gnaisses, de granulação grossa e ricos em feldspato.
Outras formas
Além dessas, existem ainda outras formas de metamorfismo. Uma ocorre quando rochas e minerais são afetados por diminuição de temperatura e pressão: isso é conhecido como metamorfismo retrógrado. Metassomatismo é o termo usado para descrever o metamorfismo causado pela adição de componentes químicos a rochas e minerais preexistentes ou subtração desses componentes. O metamorfismo metassomático geralmente ocorre na presença de soluções. O polimetamorfismo indica depósitos que foram afetados por mais de um processo metamórfico. O metamorfismo hidrotermal é causado pela ação da água a temperatura e pressão elevadas.
Graus de mudança
Os extratos preexistentes de onde as rochas metamórficas se formaram têm graus variáveis de resistência a forças externas. Mas, geralmente, quanto mais uma rocha fica exposta a calor e pressão, maior será o grau de metamorfismo sofrido. Portanto, se observarmos uma seqüência de rochas metamórficas, descobriremos que o menor grau de metamorfismo produz ardósia, uma rocha de granulação muito fina, em cuja composição entra a mica (micácea). Mais além, ao longo da seqüência, vamos encontrar o filito ou uma ardósia laminada, de granulação grossa: à medida que o grau de metamorfismo aumenta, essas rochas acabam por dar lugar ao xisto.
O metamorfismo adicional leva à produção de gnaisse e depois ao granulito, uma rocha laminada sem mica.
ROCHAS ÍGNEAS
Rochas ígneas são formações rochosas vítreas ou cristalinas criadas originalmente pelo resfriamento e solidificação de material derretido. Esse processo ocorreu primeiramente nas profundezas da Terra, mas atividade geológica subseqüente pode ter impelido as formações ígneas para a superfície. A palavra “ígnea” vem do latim “ignis”, que significa “fogo”.
Magma
A rocha ígnea é formada pelo magma solidificado, uma rocha em estado de fusão, rica em sílica, que provém de camada interior da Terra, penetra na crosta e chega até a superfície terrestre. O magma é semelhante a muitos dos materiais que são expelidos para o exterior durante erupções vulcânicas. Qualquer material ígneo que alcança a superfície terrestre recebe o nome de lava. A maioria das lavas se constitui da rocha negra e densa denominada basalto, e os cientistas crêem que a rocha derretida na camada interior da Terra (que é profunda demais para ser explorada) é também desse tipo.
Tipos de rochas básicas
Rochas ígneas são intrusivas ou extrusivas. As que provêm das regiões mais profundas, mas depois ficaram mais próximas da superfície, são as intrusivas plutônicas. Entre elas, a mais comum é o granito; entre outros tipos abundantes estão diorito, gabro, peridotita e sienita.
Dolerito, lamprófiro, porfirita e pórfiro são rochas que se solidificaram nas regiões intermediárias. Atividade geológica posterior corroeu as camadas acima delas e expôs elementos da superfície de características ígneas como o sill e o dique. Coletivamente recebem o nome de rochas intrusivas hipoabissais.
Extrusivas são as que se consolidaram na superfície da crosta a partir da matéria expelida pelos vulcões. São encontradas tipicamente como fluxos de lava solidificada e incluem andesito, basalto, obsidiana, perlita, riólito, tefrito e traquito. Outras extrusões eram originalmente piroclásticas, ou seja, rochas ejetadas em explosões vulcânicas, ao contrário das que fluíram como lava. Exemplos incluem determinados tipos de brecha e tufo.
Componentes minerais
Embora os diferentes tipos de rochas ígneas tenham composição física variável, a maioria contém menos de uma dúzia de minerais e grupos de minerais. Os mais importantes desses são: anfibólios, apatita, feldspatos, leucita, micas, nefelinita, olivinas, piroxênios e quartzo.
Como as rochas sedimentares e as metamórficas, as ígneas são classificadas de acordo com o tamanho médio dos grânulos minerais de que são constituídas.
Rochas ígneas de origem vulcânica tendem a ter granulação bem fina, com partículas tipicamente com menos de 1 mm de diâmetro. As variedades vítreas são denominadas obsidianas. Essas são as únicas rochas que os geólogos podem provar que foram criadas pelo magma. A origem das outras formações que se acredita sejam ígneas ocorre em regiões profundas demais da Terra para ser determinada com precisão; teorias sobre como essas rochas se formaram são grandemente especulativas e baseadas em comparações com espécimes vulcânicos conhecidos como ígneos. As rochas vulcânicas mais comuns são o basalto, a mais abundante de todas as rochas ígneas, o andesito e o riólito, que é composto largamente de feldspatos alcalinos e quartzo. Outras menos comuns não contêm feldspatos nem quartzo, mas são ricas em feldspatóides como a leucita e a nefelina.
Rochas subvulcânicas
As rochas ígneas subvulcânicas tendem a ter granulação média (1-5 mm de diâmetro).
Rochas ígneas plutônicas têm granulação grossa, com diâmetros típicos superiores a 5 mm. As mais comuns são gabro, granito e granodiorito.
Ultrabásicas e básicas
As rochas ígneas podem também ser divididas de acordo com o teor de sílica. As ultrabásicas contém menos de 45% de sílica. Entre essas estão as rochas plutônicas dunito e peridotita, que com freqüência contêm olivina e piroxênio, porém não os minerais quartzo ou feldspato. Algumas rochas ígneas ultrabásicas contêm feldspatóides.
Rochas ígneas básicas contêm entre 45% e 52% de sílica. Entre essas estão rochas gabróicas (plutônicas) e basálticas (vulcânicas) que, em geral, contêm pouco ou nenhum quartzo, mas são ricas em feldspato plagioclásico, olivina e piroxênio. Rochas ígneas intermediárias contêm até 66% de sílica, entre as quais se incluem o diorito e o andesito. Rochas ígneas ácidas como riólitos contêm mais de 66% de sílica. Entre os mais importantes minerais que elas contêm estão biotita, hornblenda, moscovita, vários feldspatos potássicos e quartzo.
CONCLUSÃO
Concluímos que mineral é um corpo mineral sólido e cristalino formado em resultado da interação de processos físico-químicos em ambientes geológicos. Os homens usam os minerais para diversas coisas como por exemplo fontes de metais, catalisadores ou podem ser fundidos em reações químicas. Alguns minerais são apreciados por seus valores estéticos.
Um dos elementos fundamentais para a classificação dos minerais éa estrutura cristalina. Ela determina a par com a composição química, a generalidade das propriedades do material e fornece indicações claras sobre os processos e ambientes geológicos que estiveram na sua origem, bem como o tipo de rochas de que poderá fazer parte. Dois ou mais minerais podem ter a mesma composição química, mas estruturas cristalinas diferentes, sendo nesse caso conhecidos como polimorfos do mesmo composto. Alguns minerais têm composições químicas diferentes, mas a mesma estrutura cristalina, originando isomorfos. As estruturas cristalinas determinam de forma preponderante as propriedades físicas de um mineral. A forma do cristal é muito importante na identificação do mineral, pois ela reflete a organização cristalina da estrutura dos minerais e dá boas indicações sobre o sistema de cristalização do mineral.
Não podemos confundir rochas e minerais. Pois rochas são uma mistura complexa de um ou diversos minerais, em proporções variadas, incluindo freqüentemente frações, que podem ser significativas ou mesmo dominantes, de material vítreo, isto é, não cristalino. E um mineral é um composto químico com uma determinada composição química e uma estrutura cristalina definida. Os minerais específicos numa rocha variam muito.
As propriedades físicas dos minerais resultam da sua composição química e das suas características estruturais. As propriedades físicas mais óbvias e mais facilmente comparáveis são as mais utilizadas na identificação de um mineral.
Os minerais que não absorvem ou absorvem pouco a luz são ditos transparentes. Os que absorvem a luz consideravelmente são translúcidos e dificultam que imagens sejam reconhecidas através deles. Existem os elementos nativos metálicos que absorvem totalmente a luz, são os minerais opacos.
O brilho é a quantidade de luz refletida pela superfície de um mineral. Os minerais que refletem mais de 75% da luz incidente exibem BRILHO metálico. É o caso da maioria dos minerais opacos. Os que não atingem esta reflexão têm brilho não metálico.
O brilho metálico é o brilho dos metais polidos, que todos estamos acostumados a ver em objetos de uso comum. Por causa disso, alguns esquemas sistemáticos de identificação de minerais utilizam o tipo de brilho- metálico ou não metálico- como o primeiro critério de identificação.
As cores dos minerais, além de ser em geral magníficas e atraentes, fornecem pistas importantes para a identificação deles. Cores mais vivas ou inusitadas aument am muito o valor comercial de um espécime. Entre as cores mais fantásticas exibidas pelos cristais temos os vermelhos, alaranjados brilhantes, amarelos, verdes amarelados, verdes brilhantes, azuis, violáceas, entre outras.
O traço é a cor do pó do mineral. É obtida riscando o mineral contra uma placa ou um fragmento de porcelana , em geral de cor branca. Esta propriedade só é útil como elemento identificador dos minerais opacos ou minerais ferrosos, que apresentam freqüentemente traços coloridos.
A dureza é a resistência que o mineral apresenta ao ser riscado. Para classifica-la, utiliza-se a escala de Mohs, em homenagem ao mineralogista australiano F. Mohs, que elaborou com base na dureza de minerais relativamente comuns utilizados como padrões e que varia de 1 a 10, em ordem crescente de dureza. A lamina de aço risca todos os materiais com dureza menor que 5 e, por sua vez, é riscada por todos os materiais com dureza maior que 5,5.
Denomina-se fratura a superfície irregular e curva resultante da quebra de um mineral. As superfícies de fratura, obviamente controladas pela estrutura atômica interna do mineral, podem ser irregulares ou conchoidais (são estes os tipos mais comuns de fratura).
A clivagem é a forma como muitos minerais se quebram seguindo planos relacionados com a estrutura molecular interna, paralelos às possíveis faces do cristal que formariam.
A densidade relativa é o número que indica quantas vezes certo volume do mineral é mais pesado que o mesmo volume de água (a 4° C).
A geminação é a propriedade de certos cristais de aparecerem intercrescidos de maneira regular. Os diferentes indivíduos de um cristal geminado relacionam-se por operações geométricas.
A tenacidade mede a coesão de um mineral, ou seja, a resistência a ser quebrado, dobrado ou esmagado.
O magnetismo ocorre nos poucos minerais que devido à sua natureza ferromagnética são atraídos por um imã.
No Brasil há três tipos de classe em que os principais minerais podem estar, que são os carentes, Água subterrânea, Antimônio, Cobalto, Carvão, Cobre, Enxofre, Gás natural, Molibdênio, Ouro, Petróleo, Piritas, Prata, Platina, Urânio e Vanádio. Os suficientes, Argilas, Amianto, Apatita, Bromo, Chumbo, Cromo, Fluorita, Granadas, Lítio, Mica, Talco e Zinco. E os abundantes, Bauxita, Berilo, Calcários, Caulim, Cristal de rocha, Dolomito, Estanho, Ferro, Gipso, Magnesita, Manganês e Níquel.
Há também a extração dos minerais através do garimpo que constitui uma jazida mineral em lavra e para a extração de suas substancias úteis não foram realizados estudos prévios da jazida.
Compostas de agregados minerais, as rochas formam massas de notáveis dimensões. Constituem a camada mais externa de nosso planeta, ou seja, a crosta terrestre, ainda que algumas espécies também existam em porções da zona subjacente, o manto. Afloram com aspectos muito variados e, com freqüência, caracterizam a paisagem por causa de suas formas e cores, que variam de acordo com os minerais presentes. Originam-se por vagarosíssimos e contínuos processos de transformação da matéria. As rochas contêm os mais valiosos dados sobre a história da Terra.
A superfície da Terra muda o tempo todo devido ao desgaste provocado implacavelmente pelo vento, pela água e por gelo. Cada uma dessas forças consegue fragmentar materiais das rochas em sua localização original, transportando-os quase a qualquer distância e depositando-os novamente em outros locais. Giz, argila, carvão, calcários, areia e arenito estão entre as rochas formadas por esses processos e são coletivamente denominadas sedimentares.
“Metamórficas” é o nome dado a rochas que sofreram transformações pela ação da temperatura, pressão, tensão mecânica e/ou pela adição ou subtração de compostos químicos. As rochas preexistentes das quais os estratos metamórficos se formaram podem ser de origem sedimentar ou ígnea. As rochas metamórficas podem também se originar de depósitos metamórficos mais antigos, preexistentes.
Rochas ígneas são formações rochosas vítreas ou cristalinas criadas originalmente pelo resfriamento e solidificação de material derretido. Esse processo ocorreu primeiramente nas profundezas da Terra, mas atividade geológica subseqüente pode ter impelido as formações ígneas para a superfície. A palavra “ígnea” vem do latim “ignis”, que significa “fogo”.
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