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Minerais

Mineral é uma substância natural formada em resultado da interação de processos

geológicos 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.

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

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composto. Por exemplo, a pirita e a marcassita 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 halita, 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: o âmbar, que embora tenham caráter homogêneo,

origem geológica e aspecto mineral dado pela sua origem, ocorrência e características

macroscópicas, não são materiais cristalinos.

Minerais e rochas

Embora na linguagem comum por vezes os termos mineral e rocha sejam utilizados de

forma quase sinónima, 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. 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 frequentemente

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 de

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.

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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 nêutrons.

São as seguintes as propriedades físicas macroscópicas, são observáveis sem

necessidade de equipamento sofisticado (por vezes designadas, por essa razão, por

propriedades de campo):

Cor

É uma característica extremamente importante dos minerais. Pode variar devido a

impurezas existentes em minerais como o quartzo, o coríndon, a fluorita, a calcita e a turmalina,

entre outros. Em outros casos, a superfície do mineral pode estar alterada, não mostrando sua

verdadeira cor. A origem da cor nos minerais está principalmente ligada à presença de íons

metálicos, fenômenos de transferência de carga e efeitos da radiação ionizante. Eis alguns

exemplos:

Jadeíte — esverdeado;

Augita — verde escuro a preto;

Cassiterita — verde a castanho;

Pirita — amarelo-ouro.

Brilho

O brilho depende da absorção, refracção ou reflexão da luz pelas superfícies frescas

de fractura do mineral (ou as faces dos seus cristais ou as superfícies de clivagem).

O brilho é avaliado à vista desarmada e descrito em termos comparativos utilizando um

conjunto de termos padronizados. Os brilhos são em geral agrupados em: metálico e não

metálico ou vulgar.

Diz-se que o brilho é não metálico, ou vulgar, quando não é semelhante aos dos

metais, sendo característico dos minerais transparentes ou translúcidos. Dentro das grandes

classes atrás apontadas, o brilho de um mineral pode ser descrito como:

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Brilhos não metálicos:

Acetinado — brilho não metálico que faz lembrar o brilho do cetim; é característico dos minerais

fibrosos;

Adamantino — brilho não metálico que, pelas suas características, nomeadamente a

intensidade, se assemelha ao do diamante (são exemplos a pirargirita e a cerussita);

Ceroso — brilho não metálico que lembra o da cera (é exemplo a variscita);

Nacarado — brilho não metálico semelhante ao das pérolas (é exemplo a caulinita);

Resinoso — brilho não metálico que lembra o observado nas superfícies de fractura das

resinas (é exemplo a monazita);

Vítreo — brilho não metálico que lembra o do vidro (são exemplos a fluorita, a halita e a

aragonita);

Brilhos metálicos:

Metálico — brilho que se assemelha ao dos metais, sendo característico de minerais opacos

como a galena, a calcopirita e a pirita;

Submetálico — brilho que faz lembrar o dos metais, mas não tão intenso, sendo característico

dos minerais quase opacos como a cromita.

Traço (ou risca)

A cor do traço de um mineral pode ser observada quando uma louça ou porcelana

branca é riscada. A clorita, a gipsita (gesso) e o talco deixam um traço branco, enquanto o

zircão, a granada e a estaurolita deixam, comummente, um traço castanho avermelhado.

O traço de um mineral fornece uma importante característica para sua identificação, já

que permite diferenciar materiais com cores e brilhos similares.

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.

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Fractura

Refere-se à maneira pela qual um mineral se parte, exceto quando ela é controlada

pelas propriedades de clivagem e partição. O estilo da fratura é um elemento importante na

identificação do mineral.

Alguns minerais apresentam estilos de fratura muito característicos, determinantes na

sua identificação.

Dureza

Expressa a resistência de um mineral à abrasão ou ao risco. Ela reflete a força de

ligação dos átomos, íons ou moléculas que formam a estrutura. A escala de dureza mais

frequentemente utilizada, apesar da variação da dureza nela não ser gradativa ou proporcional,

é a escala de Mohs, que consta dos seguintes minerais de referência (ordenados por dureza

crescente):

1 – Talco;

2 – Gesso;

3 – Calcita;

4 – Fluorita;

5 – Apatita;

6 – Ortoclásio;

7 – Quartzo;

8 – Topázio;

9 – Coríndon;

10– Diamante.

Densidade

É a medição direta da densidade mássica, medida pela relação direta entre a massa e

o volume do mineral.

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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 em poucos minerais, que devido à sua natureza ferromagnética são atraídos

por um imã. Os exemplos mais comuns são: a magnetita, a pirrotita e outros com elevado teor

de metais que podem ser magnetizados após aquecimento, como o manganês, o níquel e o

titânio.

Peso específico (ou densidade relativa)

É a relação do peso de um mineral quando comparado com o peso de igual volume de

água. Para isto, o mineral deve ser pesado imerso em água e ao ar. O processo utiliza a

balança de Jolly, aplicando a seguinte fórmula:

onde b é o peso do mineral fora da água; a a referência inicial da balança ou calibragem em

zero; e c o peso do mineral dentro da água. Assim, por exemplo, se um mineral tem peso

específico 3,0; determinada pelo processo descrito, tal significa que ele pesa três vezes mais

que igual volume de água.

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Sistema cristalino

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 de 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.

Classificação química dos minerais

Os minerais podem ser classificados de acordo com sua composição química e são

listados abaixo na ordem aproximada de abundância na crosta terrestre.

Silicatos

O grupo dos silicatos é de longe o maior grupo de minerais, sendo compostos

principalmente por sílica e oxigênio, com a adição de cátions como o magnésio, o ferro e o

cálcio. Alguns dos mais importantes silicatos constituintes de rochas comuns são: o feldspato, o

quartzo, as olivinas, as piroxênios, as granadas e as micas.

Carbonatos

O grupo dos carbonatos é composto de minerais contendo o anião (CO3)2- e inclui a

calcite e a aragonita (carbonatos de cálcio), a dolomita (carbonato de magnésio e cálcio) e a

siderita (carbonato de ferro).

Os carbonatos são geralmente depositados em ambientes marinhos pouco profundos,

com águas límpidas e quentes, como por exemplo em mares tropicais e subtropicais.

Os carbonatos encontram-se também em rochas formadas por evaporação de águas

pouco profundas (os evaporitos, como por exemplo os existentes no Great Salt Lake, Utah) e

em ambientes de karst, isto é regiões onde a dissolução e a precipitação dos carbonatos

conduziu à formação de cavernas com estalactites e estalagmites.

A classe dos carbonatos inclui ainda os minerais de boratos e nitratos.

Sulfatos

Todos os sulfatos contêm o cátion sulfato na forma SO4. Os sulfatos formam-se

geralmente em ambientes evaporíticos, onde águas de alta salinidade são lentamente

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evaporadas, permitindo a formação de sulfatos e de halóides na interface entre a água e o

sedimento.

Também ocorrem em sistemas de veios hidrotermais sob a forma de minerais

constituintes da ganga associada a minérios de sulfetos. Os sulfatos mais comuns são a

anidrita (sulfato de cálcio), a celestita (sulfato de estrôncio) e o gesso (sulfato hidratado de

cálcio). Nesta classe incluem-se também os minerais de cromatos, molibdatos, selenatos,

sulfetos, teluratos e tungstatos.

Halóides

O grupo dos halóides é constituído pelos minerais que formam os sais naturais,

incluindo a fluorita, a halita (sal comum) e o sal amoníaco (cloreto de amónia).

Os halóides, como os sulfatos, são encontrados geralmente em ambientes

evaporíticos, tais como lagos do tipo playa e mares fechados (por exemplo nas margens do

Mar Morto). Inclui os minerais de fluoretos, cloretos e iodetos.

Óxidos

Os óxidos constituem um dos grupos mais importantes de minerais por formarem

minérios dos quais podem ser extraídos metais. Ocorrem geralmente como precipitados em

depósitos sitos próximo da superfície, como produtos de oxidação de outros minerais situados

na zona de alteração cerca da superfície ou ainda como minerais acessórios das rochas ígneas

da crosta e do manto.

Os óxidos mais comuns incluem a hematita (óxido de ferro), a espinélio (óxido de

alumínio e magnésio, um componente comum do manto) e o gelo (de água, ou seja óxido de

hidrogênio). São também incluídos nesta classe os minerais de hidróxidos.

Sulfetos

Muitos sulfetos são também economicamente importantes como minérios metálicos,

incluindo-se entre os mais comuns a calcopirita (sulfeto de cobre e ferro) e a galena (sulfeto de

chumbo).

A classe dos sulfetos também inclui os minerais de selenetos, teluretos, arsenietos,

antimonetos, os bismutinetos e ainda os sulfossais.

Fosfatos

O grupo dos fosfatos inclui todos os minerais com uma unidade tetraédrica de AO4

onde A pode ser fósforo, antimônio, arsênio ou vanádio.

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O fosfato mais comum é a apatita, a qual constitui um importante mineral biológico,

encontrado nos dentes e nos ossos de muitos animais. Esta classe inclui os minerais de

fosfatos, vanadatos, arseniatos e antimonatos.

Elementos nativos

O grupo dos elementos nativos inclui os metais e amálgamas intermetálicas (como as

de ouro, prata e cobre), semi-metais e não-metais (antimônio, bismuto, grafite e enxofre).

Este grupo inclui também ligas naturais, como o electrum (uma liga natural de ouro e

prata), fosfinos (hidretos de fósforo), nitritos e carbetos (que geralmente são só encontrados em

alguns raros meteoritos).

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Minerais típicos encontrados na natureza

Elementos nativos Antimônio, arsênio, bismuto, chumbo, cobre, diamante, enxofre, irídio, mercúrio, ouro, paládio,

platina, prata.

Sulfetos Acantita, arsenopirita, bismutinita, bornita, bornonita, boulangerita, calcocita, calcopirita,

cinábrio, enargita, esfalerita, estanita, estibinita, galena, greenockita, jamesonita, loellinguita,

miargirita, millerita, molibdenita, nicolita, olivenita, ouro–pigmento, pirargirita, pirita, pirrotita,

proustita, realgar, silvanita, skutterudita, sperrylita, stephanita, tennantita, tetradimita.

Óxidos Baddeleyita, betafita, brookita, cassiterita, columbita-tantalita, coríndon, crisoberilo, cromita,

cuprita, curita, estibiotantalita, fergusonita, hematita, ilmenita, itrotantalita, ixiolita, microlita,

octaedrita, pirocloro, pirolusita, polianita, policrasio, psilomelano, rutilo, samarskita, tapiolita,

tenorita, uraninita, zincita.

Hidróxidos Bauxita, brucita, diásporo, gibbsita, goetita, limonita, manganita.

Grupo do espinélio Espinélio, franklinita, gahnita, magnetita

Halóides Atacamita, boleíta, calomelano, carnallita, cerargirita, criolita, cumengeíta, embolita, fluorita,

halita, laurionita, mendipita, sal amoníaco, silvita, villiaumita.

Nitratos Buttgenbachita, gehardtita, nitro (salitre).

Boratos Boracita, bórax, colemanita, hamberguita, kernita, ludwiguita, ulexita

Carbonatos Ankerita, aragonita, azurita, calcita, cerussita, dolomita, estroncianita, magnesita, malaquita,

rodocrosita, siderita, smithsonita, trona, witherita.

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Sulfatos Alúmen potássico, alunita, alunogênio, anglesita, anidrita, barita, brochantita, calcantita,

caledonita, celestita, copiapita, epsomita, gipsita, glauberita, halotriquita, jarosita, linarita,

melanterita, thenartita

Volframatos e Molibdatos Ferberita, powellita, raspita, scheelita, volframita, wulffenita

Fosfatos Adamita, ambligonita, apatita, autunita, brasilianita, childrenita, descloizita, eritrita, lazulita,

mimetita, monazita, piromorfita, purpurita, tirolita, torbernita, trifilita, turquesa, vanadinita,

vivianita, wavellita, xenotímio

Silicatos Actinolita, adularia, albita, allanita, almandina, alofano, analcima, andaluzita, andesina,

andradita, anortita, anortoclásio, antigorita, antofilita, arfvedsonita, astrofilita, augita, axinita,

berilo, biotita, bytownita, cabazita, calcedônia, cancrinita, catapleíta, caulinita, celsiana, cianita,

clinozoisita, clorita, cordierita, crisocola, crisotilo, cummingtonita, damburyta, danalita, datolita,

diopsídio, dioptásio, dravita, egirina, elbaíta, enstatita, epidoto (pistacita), escapolita, escolecita,

espessartita, espodumênio, estaurolita, estilbita, estilpnomelano, euclásio, eudialita, flogopita,

forsterita, fuchsita, gadolinita, gedrita, genthelvita, glaucofânio, grossulária, grunerita, halloysita,

hedenberguita, helvita, hemimorfita (calamina), hialofano, hiperstênio, holmquistita, hornblenda,

humita, indicolita, jadeita, johannsenita, kalsilita, knebelita (faialita), labradorita, laumontita,

lavenita, lawsonita, lazurita, lepidolita, leucita, lizardita, margarita, melilita, merwinita, mesolita,

microclínio, montmorillonita, mullita, muscovita, natrolita, nefelina, nontrolita, noseana,

oligoclásio, opala, paragonita, pargasita, pectolita, peninita, apofilita, petalita, phillipsita,

piemontita, pigeonita, pirofilita, piroxmanguita, prehnita, pumpellyita, quartzo, richterita,

riebeckita, rodonita, rubelita, safirina, sanidina, saponita, schorlita, sepiolita, sillimanita, sodalita,

talco, thomsonita, titanita, topázio, torita, tremolita, tridimita, uvarovita, vermiculita, vesuvianita

(idocrásio), willemita, wollastonita, zinwaldita, zircão.