Geologia

Identificar e classificar minerais comuns que formam rochas.

A terra sólida é feita de rochas, que são feitas de minerais. Para compreender as rochas você precisa se familiarizar com os minerais e como eles são identificados. Este resultado dá-lhe o fundo necessário para compreender os termos usados na identificação de minerais.

Esta secção irá apresentar-lhe os minerais. Você aprenderá as várias técnicas usadas pelos geólogos para identificar e classificar minerais.

Características físicas dos minerais

O que são minerais?

Todas as rochas exceto obsidiana e carvão são feitas de minerais. (Obsidiana é uma rocha vulcânica feita de vidro e o carvão é feito de carbono orgânico). A maioria das rochas contém vários minerais em uma mistura característica do tipo de rocha em particular. Ao identificar uma rocha você deve primeiro identificar os minerais individuais que a compõem.

Minerais estão ocorrendo naturalmente, sólidos inorgânicos com uma composição química definida e uma estrutura de grade cristalina. Embora milhares de minerais na terra tenham sido identificados, apenas dez minerais compõem a maior parte do volume da crosta terrestre -plagioclase, quartzo, ortoclase, anfibólio, piroxeno, olivina, calcita, biotita, granada e argila.

Todos juntos, a fórmula química (os tipos e proporções dos elementos químicos) e a malha de cristal (a geometria de como os átomos são dispostos e colados) determinam as propriedades físicas dos minerais.

A fórmula química e a malha de cristal de um mineral só podem ser determinadas em laboratório, mas examinando um mineral e determinando várias das suas propriedades físicas, é possível identificar o mineral. Primeiro, você precisa se familiarizar com as propriedades físicas dos minerais e como reconhecê-los.

Minerais podem ser identificados pelas suas características físicas. As propriedades físicas dos minerais estão relacionadas com a sua composição química e a sua ligação. Algumas características, tais como a dureza de um mineral, são mais úteis para a identificação mineral. A cor é facilmente observável e certamente óbvia, mas geralmente é menos confiável que outras propriedades físicas.

Como os minerais são identificados?

Mineralogistas são cientistas que estudam minerais. Uma das coisas que os mineralogistas devem fazer é identificar e categorizar os minerais. Enquanto um mineralogista pode usar um microscópio de alta potência para identificar alguns minerais, a maioria é reconhecível usando propriedades físicas.

Cheque o mineral na Figura 1. Qual é a cor do mineral? Qual é a sua forma? Os cristais individuais são brilhantes ou sem brilho? Existem linhas (estrias) que atravessam os minerais?

Cor, Streak, e Luster

Diamonds são pedras preciosas populares porque a forma como reflectem a luz torna-os muito brilhantes. A turquesa é apreciada pela sua cor verde-azul. Note que termos específicos estão sendo usados para descrever o aspecto dos minerais.

Cor

Cor é frequentemente útil, mas não deve ser confiado. Minerais diferentes podem ser da mesma cor. O ouro real, como visto na Figura 2, é muito semelhante em cor à pirita na Figura 1.

Adicionalmente, alguns minerais vêm em muitas cores diferentes. O quartzo, por exemplo, pode ser claro, branco, cinza, marrom, amarelo, rosa, vermelho, ou laranja. Portanto, a cor pode ajudar, mas não confie na cor como a propriedade determinante. A Figura 3 mostra uma amostra de quartzo incolor e outra de quartzo roxo. Uma pequena quantidade de ferro faz com que o quartzo fique roxo. Muitos minerais são coloridos por impurezas químicas.

Luster

Luster descreve o reflexo da luz da superfície de um mineral. Mineralogistas têm termos especiais para descrever o brilho. Uma maneira simples de classificar o brilho é baseada em se o mineral é metálico ou não metálico. Os minerais opacos e brilhantes, como a pirita, têm um brilho metálico. Minerais como o quartzo têm um brilho não metálico.

Brilho é como a superfície de um mineral reflete a luz. Não é a mesma coisa que a cor, por isso é crucial distinguir o brilho da cor. Por exemplo, um mineral descrito como “amarelo brilhante” está sendo descrito em termos de brilho (“brilhante”) e cor (“amarelo”), que são duas propriedades físicas diferentes. Os nomes padrão para brilho incluem metálico, vítreo, perolado, sedoso, gorduroso e baço. É muitas vezes útil determinar primeiro se um mineral tem um brilho metálico. Um brilho metálico significa brilhante como metal polido. Por exemplo, peças limpas e polidas de cromo, aço, titânio, cobre e latão exibem todos um brilho metálico como muitos outros minerais. Dos brilhos não metálicos, o vítreo é o mais comum e significa que a superfície do mineral reflete a luz como o vidro. O brilho perolado é importante na identificação dos feldspatos, que são o tipo de mineral mais comum. O brilho perolado refere-se a uma irritação subtil ou jogo de cores na luz reflectida, da mesma forma que as pérolas reflectem a luz. Seda significa libertar a luz com um brilho semelhante ao da seda. O brilho gorduroso é semelhante ao brilho da gordura de bacon solidificado. Os minerais com brilho baço refletem muito pouca luz. Identificar o brilho requer um pouco de prática. Lembre-se de distinguir o brilho da cor.

Diferentes tipos de brilho não metálico estão descritos na Tabela 1.

>

>

>

>

>

>

>

>

Tabela 1. Seis tipos de lustro não metálico.
Brilho	Aspecto
Adamantine	Sparkly
Earthy	Dull, tipo barro
Pérola	Pérola
Resinoso	Resinas semelhantes, como a seiva de árvores
Silky	Silky com fibras longas
Vitreous	Glassy

Possa combinar os minerais da Figura 4 com o brilho correcto da Tabela 1?

Derrame

Streak é a cor do pó de um mineral. O Streak é uma propriedade mais confiável do que a cor porque o streak não varia. Minerais que são da mesma cor podem ter uma raia de cor diferente. Muitos minerais, como o quartzo na Figura 3, não têm raia.

Para verificar raia, raspe o mineral em uma placa de porcelana não vidrada (Figura 5). A pirita amarelo-ouro tem uma faixa preta, outro indicador de que a pirita não é dourada, que tem uma faixa amarelo-ouro.

Gravidade específica

Densidade descreve a quantidade de matéria em determinado espaço: densidade = massa/volume.

Massa é uma medida da quantidade de matéria em um objeto. A quantidade de espaço que um objeto ocupa é descrita pelo seu volume. A densidade de um objeto depende da sua massa e do seu volume. Por exemplo, a água de um copo de água tem a mesma densidade que a água do mesmo volume de uma piscina.

A gravidade específica de uma substância compara a sua densidade com a da água. As substâncias mais densas têm uma gravidade específica mais elevada.

Dureza

Dureza é a força com que um mineral resiste a que a sua superfície seja raspada ou perfurada. Ao trabalhar com amostras manuais sem ferramentas especializadas, a dureza mineral é especificada pela escala de dureza Mohs. A escala de dureza Mohs é baseada em 10 minerais de referência, desde o talco mais mole (dureza Mohs de 1), até ao diamante mais duro (dureza Mohs de 10). É uma escala relativa, ou não-linear. Uma dureza de 2,5 significa simplesmente que o mineral é mais duro que o gesso (dureza Mohs de 2) e mais mole que a calcita (dureza Mohs de 3). Para comparar a dureza de dois minerais, veja qual mineral risca a superfície do outro.

Tabela 2. Escala de dureza Mohs
Dureza	Index Minerals	Conjuntos Comuns
1	talc
2	gypsum	2.5-pernas
3	calcite	3.5-puro, cobre não envernizado
4	fluorite
5	feldspar	5 a 5.5-aço inoxidável
		5,5 a 6-vidro
6	apatite	6 a 6.5-arquivo em aço duro
7	quartzo
8	topaz
9	corundum
10	diamond

Com uma escala de Mohs, qualquer um pode testar um mineral desconhecido pela sua dureza. Imagine que você tem um mineral desconhecido. Você descobre que ele pode arranhar fluorite ou mesmo feldspato, mas o apatita arranha-o. Você sabe então que a dureza do mineral está entre 5 e 6. Note que nenhum outro mineral pode arranhar o diamante.

Cleavage and Fracture

Quebrar um mineral quebra as suas ligações químicas. Como algumas ligações são mais fracas do que outras, cada tipo de mineral é susceptível de quebrar onde as ligações entre os átomos são mais fracas. Por essa razão, os minerais quebram-se de formas características.

Cleavage

Cleavage é a tendência de um mineral se quebrar ao longo de certos planos para fazer superfícies lisas. A halita quebra entre camadas de sódio e cloro para formar cubos com superfícies lisas (Figura 6).

Um mineral que se quebra naturalmente em superfícies perfeitamente planas está exibindo clivagem. Nem todos os minerais têm clivagem. Uma clivagem representa uma direção de fraqueza na malha de cristal. As superfícies de clivagem podem ser distinguidas pela forma como reflectem consistentemente a luz, como se estivessem polidas, lisas, e uniformes. As propriedades de clivagem de um mineral são descritas em termos do número de clivagens e, se houver mais de uma clivagem, dos ângulos entre as clivagens. O número de clivagens é o número ou direcções em que o mineral se cliva. Um mineral pode apresentar 100 superfícies de clivagem paralelas umas às outras. Estas representam uma única clivagem porque as superfícies estão todas orientadas na mesma direcção. O número possível de clivagens que um mineral pode ter é 1,2,3,4, ou 6. Se mais de 1 clivagem estiver presente, e um dispositivo para medir ângulos não estiver disponível, simplesmente declare se as clivagens se interceptam a 90° ou não 90°.

Para ver clivagem mineral, segure o mineral sob uma luz forte e mova-o, mova-o um pouco mais, para ver como os diferentes lados refletem a luz. Uma direcção de clivagem aparecerá como um brilho suave, brilhante e uniforme da luz reflectida por um conjunto de superfícies paralelas no mineral.

Mica tem clivagem numa direcção e forma folhas (Figura 7).

Minerais podem clivar em polígonos. O fluorito forma octaedros (Figura 8).

Uma das razões pelas quais as pedras preciosas são bonitas é que os planos de clivagem formam um atraente cristal com faces lisas.

Fractura

Fractura é uma quebra num mineral que não está ao longo de um plano de clivagem. A fratura nem sempre é a mesma no mesmo mineral porque a fratura não é determinada pela estrutura do mineral.

Minerais podem ter fraturas características (Figura 9). Os metais geralmente fraturam em bordas irregulares. Se um mineral se fragmentar como a madeira, pode ser fibroso. Alguns minerais, como o quartzo, formam superfícies curvas lisas quando fraturam.

Todos os minerais têm uma fractura. A fractura é a fractura, que ocorre em direcções que não são direcções de clivagem. Alguns minerais, como o quartzo, não têm nenhuma clivagem. Quando um mineral sem clivagem é quebrado por um martelo, ele se fratura em todas as direções. Diz-se que o quartzo apresenta fractura conchoidal. Fractura conchoidal é a forma como um grosso pedaço de vidro se parte com cristas concêntricas curvadas nas superfícies quebradas. No entanto, alguns cristais de quartzo têm tantas falhas que, em vez de apresentarem fractura conchoidal, simplesmente exibem fractura irregular. Fratura irregular é um termo padrão para fraturas que não exibem nenhuma das qualidades dos outros tipos de fratura. Na geologia introdutória, os principais tipos de fraturas a lembrar são irregulares, que a maioria dos minerais exibe, e conchoidais, vistos em quartzo.

Forma de Cristal

Todos os minerais são cristalinos, mas apenas alguns têm a oportunidade de exibir as formas de seus cristais, suas formas cristalinas. Muitos minerais em um laboratório de geologia introdutória não exibem sua forma cristalina. Se um mineral tem espaço enquanto cresce, ele pode formar cristais naturais, com uma forma cristalina refletindo a geometria da malha cristalina interna do mineral. A forma de um cristal segue a simetria da sua malha cristalina. O quartzo, por exemplo, forma cristais de seis lados, mostrando a simetria hexagonal da sua malha cristalina. Há dois fatores complicadores a serem lembrados aqui: (1) os minerais nem sempre formam bons cristais quando crescem, e (2) uma face cristalina é diferente de uma superfície de clivagem. Uma face de cristal forma-se durante o crescimento do mineral. Uma superfície de clivagem é formada quando o mineral é quebrado.

Outras Características Identificadoras

Existem algumas propriedades que só ajudam a distinguir um pequeno número de minerais, ou mesmo apenas um único mineral. Um exemplo de tal propriedade especial é a reação efervescente da calcita a uma solução fraca de ácido clorídrico (5% HCl). A calcite efervesce ou efervesce à medida que a solução de HCl a dissolve e cria gás CO2. A calcita é fácil de identificar mesmo sem testar a reacção ao HCl, pela sua dureza, brilho e clivagem.

Outra propriedade especial é o magnetismo. Isto pode ser testado verificando se um pequeno íman responde ao mineral. O mineral mais comum que é fortemente magnético é a magnetita mineral. Uma propriedade especial que aparece em alguma amostra de feldspato plagioclase é a sua tendência a exibir estrias nas superfícies de clivagem. As estrias são perfeitamente retas, finas, linhas paralelas. Pode ser necessário ampliar para ver estrias em superfícies de clivagem plagioclásica. Outras propriedades especiais podem ser encontradas numa base mineral a mineral.

Alguns minerais têm outras propriedades únicas, algumas das quais estão listadas na Tabela 3. Você pode nomear uma propriedade única que lhe permitiria identificar instantaneamente um mineral que tem sido descrito bastante neste capítulo? (Dica: É muito provavelmente encontrado na sua mesa de jantar.)

Tabela 3. Alguns minerais têm propriedades incomuns que podem ser usadas para identificação.
Propriedade	Descrição	Exemplo de Mineral
Fluorescência	Brilho Mineral sob luz ultravioleta	Fluorite
Magnetismo	Mineral é atraído por um íman	Magnetite
Radioactividade	Mineral emite radiação que pode ser medida com o contador Geiger	Uraninite
Reactividade	Forma-se bolhas quando o mineral é exposto a um ácido fraco	Calcite
Smell	Alguns minerais têm um odor característico	Sulfur (cheira a ovos podres)
Sabor	Alguns minerais têm sabor salgado	Halite

Minerais de Classificação

Minerais são classificados de acordo com as suas propriedades químicas. Com exceção da classe de elementos nativos, a base química para classificação dos minerais é o ânion, o íon de carga negativa que geralmente aparece no final da fórmula química do mineral. Por exemplo, os sulfuretos são baseados no íon sufurão, S2-. Pyrite, por exemplo, FeS2, é um mineral de sulfureto. Em alguns casos, o ânion é de uma classe mineral é poliatômico, tal como (CO3)2-, o íon carbonato. As principais classes de minerais são:

• silicatos
• sulfetos
• carbonatos
• óxidos
• hálidos
• sulfatos
• fosfatos
• elementos nativos

silicatos

Baseado no anião poliatómico, (SiO4)4-, que tem uma forma tetraédrica. A maioria dos minerais da crosta terrestre e do manto são minerais silicatos. Todos os minerais silicatos são construídos de tetrahedra de silício e oxigênio (SiO4)4-, em diferentes arranjos de ligação que criam diferentes estruturas de cristal. Você pode compreender as propriedades de um mineral silicato, como a forma cristalina e a clivagem, sabendo qual o tipo de malha cristalina que possui.

• Em nesosilicatos, também chamados de silicatos de ilha, os tetraedros de silicato são separados uns dos outros e ligados completamente a átomos não silicatos. Olivina é um silicato de ilha.
• Em sorosilicatos ou silicatos emparelhados, tais como epidote, os tetraedros de silicato são ligados em pares.
• Em ciclosilicatos, também chamados de silicatos anelares, os tetraedros de silicato são ligados em anéis. Berilo ou esmeralda é um silicato em anel.
• Em filosilicatos ou silicatos em folha, os tetrahedra são unidos em três cantos para formar folhas planas. Biotite é uma folha de silicato.
• Em inosilicatos de cadeia única, os tetrahedra de silicato são unidos em cadeias únicas. Piroxenos são inosilicatos de cadeia singele.
• Em inosilicatos de cadeia dupla os tetrahedra de silicato são ligados em cadeias duplas. Os anfibólios são inosilicatos de cadeia dupla.
• Em tectosilicatos, também conhecidos como silicatos de estrutura, todos os cantos do tetraedro de silicato são ligados aos cantos de outros tetraedros de silicato, formando uma estrutura completa de tetraedros de silicato em todas as direcções. O feldspato, o mineral mais comum na crosta terrestre, e o quartzo são ambos silicatos de estrutura.

Sulfetos

Estes são baseados no íon sulfureto, S2-. Exemplos incluem pirita, FeS2, galena, PbS e esfalerite, ZnS na sua forma de zinco puro. Alguns sulfetos são extraídos como fontes de metais como zinco, chumbo, cobre, e estanho.

Carbonatos

Estes são baseados no íon carbonato, (CO3)2-. Calcita, CaCO3, e dolomita, CaMg(CO3)2, são minerais carbonatados. Os minerais carbonatados tendem a dissolver-se com relativa facilidade na água, especialmente na água ácida, e a água natural da chuva é ligeiramente ácida.

Oxidos

Estes são baseados no anião oxigénio, O2-. Exemplos incluem óxidos de ferro como hematita, Fe2O3 e magnetita, Fe3O4, e pirolusita, MgO.

Halides

Sulfatos

Estes têm o íon sulfato poliatômico, (SO4)2-, como o ânion. Anidrita, CaSO4, é um sulfato.

Fosfatos

Estes têm o íon fosfato poliatómico, (PO4)3-, como o ânion. Fluorapatite, Ca5(PO4)3F, que torna seus dentes duros, é um mineral fosfato.

Elementos Nativos

Estes são feitos de nada mais que um único elemento. Ouro (Au), cobre nativo (Cu), diamante e grafite, que são feitos de carbono, são todos minerais de elementos nativos. Recorde que um mineral é definido como natural. Portanto, elementos purificados e cristalizados em laboratório não se qualificam como minerais, a menos que também tenham sido encontrados na natureza.

Tabelas de Classificação Mineral

Nas tabelas 1-3, a dureza é medida na Escala de Dureza Mohs. Ao ler as tabelas, você pode clicar nas imagens dos minerais para ver uma versão maior da foto.

Tabela 1. Cor Não Metálica de Brilho-Luz
Cor Típica	Dureza	Fractura	Nome Mineral	Foto de Mineral
sem cor	7	fractura de cócodilo	quartzo
variável	7	fractura de cócodilo	chalcedónia (cerne, etc.)
rosa ou branca	5-6	2 planos em ângulo recto	orothoclase (feldspato)
branco	5-6	2 planos em ângulo recto	Na-plagioclase (feldspato)
branco a cinza	5-6	2 planos em ângulo recto	Ca-plagioclase (feldspato)
variável	4	4 aviões	fluorite
sem cor ou branco	3	3 planos em ângulos ímpares	calcite
rosa ou branca	3	3 planos em ângulos ímpares	dolomite
sem cor ou branco	2.5-3	3 planos em ângulos ímpares	halite
sem cor ou branco	2.5	1 plano	muscovite
sem cor ou branco	2	2 planos em ângulos rectos	gesso
variável	1	1 plano	talc
branco	< 1	uneven (vira pó)	kaolinite

>

>

>

>

Tabela 2. Cor Não Metálica Luminosa Escura
Cor Típica	Dureza	Fractura/Fractura	Nome Mineral	Foto de Mineral
verde	5-6	irregular	olivina
vermelho	5-6	irregular	garnet
red	3-6	irregular	hematite
verde escuro	3-6	2 planos em ângulo recto	pyroxene
preto	4.5-6	2 planos em ângulos ímpares	hornblende (anfibólio)
preto	2.5	1 plano	biotite
verde	2	1 plano	clorito

>

Tabela 3. Brilho Metálico
Cor Típica	Dureza	Fractura/Fractura	Nome Mineral	Foto de Mineral
cinzento escuro ou preto	6	irregular	magnetite
amarelo grosso	6	irregular	pyrite
amarelo de cobre	4	irregular	chalcopyrite
prata	3	3 planos em ângulo recto	galena

Como Identificar Minerais

Primeiro, você precisa de uma boa luz e uma lente de mão ou lupa. Uma lente de mão é uma pequena lupa de lente dupla que tem um poder de ampliação de pelo menos 8× e pode ser adquirida em algumas livrarias e lojas da natureza.

Minerais são identificados com base nas suas propriedades físicas, que foram descritas na secção anterior. Para identificar um mineral, você olha para ele com atenção. Num relance, a calcite e o quartzo parecem semelhantes. Ambos são geralmente incolores, com um brilho vítreo. No entanto, as suas outras propriedades são completamente diferentes. O quartzo é muito mais duro, duro o suficiente para arranhar o vidro. A calcita é macia, e não risca vidro. O quartzo não tem clivagem mineral e fracturas da mesma forma irregular que o vidro se parte. A calcita tem três direcções de clivagem que se encontram em ângulos diferentes de 90°, pelo que se parte em pedaços sólidos com lados perfeitamente planos, lisos e brilhantes.

Ao identificar um mineral, você deve:

1. Leve-o atentamente em todos os lados visíveis para ver como reflecte a luz
2. Teste a sua dureza
3. Identificar a sua clivagem ou fractura
4. Nomear o seu brilho
5. Avalie quaisquer outras propriedades físicas necessárias para determinar a identidade do mineral

Nas tabelas de minerais que acompanham esta secção, os minerais são agrupados de acordo com o seu brilho e cor. Eles também são classificados com base na sua dureza e sua clivagem ou fratura. Se você puder identificar várias dessas propriedades físicas, você pode identificar o mineral.

Uma lição simples sobre como identificar minerais é vista neste vídeo.

Check Your Understanding

Responda a(s) pergunta(s) abaixo para ver o quão bem você entende os tópicos abordados na seção anterior. Este pequeno questionário não conta para a sua nota na classe, e você pode repeti-lo um número ilimitado de vezes.

Utilize este questionário para verificar a sua compreensão e decidir se (1) estudar mais a seção anterior ou (2) passar para a próxima seção.