Primeira aula para o curso de geologia, na disciplina de cristalografia e mineralogia.

1. Introdução a Mineralogia
Sumario.
Introdução. Relação da Mineralogia com
outras ciências. Aspectos científicos a
estudar. Aspectos a estudar. Cristalografía.
Materia amorfa e cristalina. Definição de
Mineral. Partes em que se divide a
Mineralogia. Tarefas da Mineralogia.
Classificação dos minerais. Nomes dos
Minerais. Breve História da Mineralogia.

2. Introdução
• A mineralogia pertence ao sistema das
ciências naturais, no qual ela é com a
cristalografia, petrologia, geologia,
geoquímica, entre outras, uma disciplina
das ciências geológicas, que se ocupa
com o estudo da Crusta da Terra.
• O termo Mineralogia, literalmente, significa
Ciência dos Minerais, representando
uma palavra por aglutinação (minera +
logos, do grego).

3. Introdução
• Os minerais constituem a matéria geológica que
nos rodeia.
• Todo o ser humano tem uma certa familiaridade
com minerais, uma vez que a matéria geológica,
como ambiente natural da Humanidade serviu,
desde o início da sua existência, como espaço
vital e fonte de matérias-primas.
• O interesse pelos minerais e agregados de
minerais foi sempre uma necessidade do
Homem, que os aproveita como material de
construção, matérias-primas metálicas, objectos
de adorno entre outras finalidades.

4. Introdução
• Originalmente a ciência dos minerais era
limitada ao estudo dos materiais da crusta da
Terra.
• Actualmente verifica-se que ela também inclui
no seu estudo os fragmentos, tais como os
meteoritos e tectitos, que caem sobre a
superfície da Terra à partir do espaço cósmico.
• Nas últimas décadas, o domínio da mineralogia
é expandido e inclui os espécimes lunares e
será ainda mais alargada abarcando os
materiais de outros planetas, quando estes se
tornarem acessíveis.

5. Relação com outras ciências
MINERALOGIA
CRISTALOGRAFIA
QUIMICA FISICA
GEOLOGIA
CRISTALOQUIMICA
QUIMICA-FISICA
CRISTALOFISICA
FISICA ATOMICA
GEOFISICA
CIENCIA DE JAZIGOS
COSMOQUIMICA
GEOQUIMICA
PETROLOGIA
CIENCIA DE SOLOS
Representação das principais disciplinas científicas que,
influenciam o desenvolvimento da mineralogia e estão interessados
nos resultados da mineralogia

6. Aspectos científicos a estudar
• O estudo científico dos minerais –
Mineralogia – abrange os seguintes
aspectos:
– composição química e estrutura interna
– propriedades físicas e químicas
– classificação e utilização
– génese e modo de formação
– ocorrências e associações de minerais e de
agregados de minerais (paragéneses).

7. Aspectos a estudar

8. Aspectos a estudar

9. Literatura Básica

10. Estratégias de Avaliação
• Para a avaliação, serão relizados 3 testes
escritos e um trabalho prático individuai
por estudante. A nota de frequência será
calculada na base da fórmula: NF=50% a
média aritmética dos testes + 50% a
media dos trabalhos de seminários.

11. Cristalografía
CRISTALOGRAFIA.
É a ciência que estuda a matéria cristalina.
CRISTAL: Sólido homogêneo que possui ordem interna tridimensional, de
longo alcance e normalmente se apresenta limitado externamente por caras.
Propriedades de um meio ordenado periodicamente: homogeneidade,
anisotropía e simetria.
Cristais do quartzo, variedade cristal da rocha.

12. Esquema das possíveis relações mútuas
da cristalografia com outras ciências
Matemática
Química
Mineralogia
Metalografia Petrografia

13. Microscopia Electrónica de Transmissão de
Alta Resolução (HRTEM)
As imagens mostram
que muitos cristais têm
arranjos estruturais
internos, periódicos que
se estendem
infinitamente.

14. Matéria Amorfa e Matéria Cristalina
• Na natureza distinguem-se corpos
– sólidos,
– líquidos e
– gasosos.
As condições de pressão e temperatura (P,T)
determinam o estado físico de um corpo.
A maior parte dos minerais nas condições normais de P e
T,
o Encontra-se no estado sólido e funde a temperaturas
elevadas.
o A maior parte dos minerais representam corpos
cristalinos.

15. Matéria Amorfa e Matéria Cristalina
Durante um certo intervalo de
tempo o calor fornecido ao sistema
consome-se na fusão do corpo e a
curva tem aí uma descontinuidade
TEMPO
TEMPERATURA
P.E.
P.F.
Sólido
Líquido
Vapor
Curva de variação de temperatura
com aumento de calor, a pressão
constante, num cristal, P.E. , ponto de
ebulição; P.F., ponto de fusão
• Cada corpo cristalino tem:
– uma temperatura de fusão
bem determinada.
– Esta é nítida na forma de
curva de aquecimento.
.

16. Matéria Amorfa e Matéria Cristalina
Os corpos amorfos
mostram uma curva de
aquecimento sem
qualquer descontinuidade
o que traduz a passagem
gradual de um estado
para outro como se pode
verificar no aquecimento
do lacre. Curva de variação de temperatura
com aumento de calor, a pressão
constante, num vidro.

17. Homogeneidade
• Um corpo diz-se homogêneo, quando tem as
mesmas propriedades em qualquer dos seus
pontos. Nele as propriedades direccionais têm
os mesmos valores em direcções paralelas
• Se as partículas que constituem um corpo
homogêneo estão desordenadamente dispostas
podemos admitir, pela sua pequenez em
relação aos nossos meios de observação.

18. Isotropia e Anisotropia
• Um corpo é isotrópico,
para uma determinada
propriedade direccional,
quando a grandeza do
vector correspondente é
igual em todas as
direcções.
• A sua imagem
geométrica é uma
esfera.
X
Y
Z

19. Definição de Mineral
Define-se mineral como “uma substância
sólida, homogênea, que ocorre
naturalmente e geralmente inorgânica.
Ela tem habitualmente uma estrutura
cristalina bem definida e composição
química que se situa entre limites
definidos, em geral não fixa”.
Segundo Manual of Mineralogy (after James D. Dana) 21st Edition,
revised Cornelis Klein & Cornelius Hurlbut, Jr. Page 1.

20. Aspectos da definição
• O mineral é uma substância que ocorre naturalmente;
Este requisito parece não admitir quaisquer materiais
parecidos com minerais produzidos através de processos
industriais ou sintetizados num laboratório, mesmo que
estes muitas vezes não se distinguem dos minerais
naturais.
– As fases cristalinas que ocorrem em escórias metalúrgicas ou
aquelas formadas num forno de fusão, não se ajustam à definição
de um mineral.
– As fases cristalinas formadas artificialmente, que são encontradas
em cinzas de carvão, em cimento e betão.
– Na prática o termo mineral é estendido para estes materiais e as
gemas sintéticas e minerais semi-preciosos, que são feitos em
laboratórios.
– As grandes quantidades de óxido de ferro magnético (magnetite)
formadas durante os processos de fusão de alguns minérios de
ferro.
– Os minerais silicáticos formados em produtos cerâmicos são
incluídos dentro do domínio de estudo da mineralogia aplicada.

21. Aspectos da definição
• O mineral é homogêneo : cada parte que se
tira de um mineral em particular é da mesma
natureza que qualquer outra quanto a suas
propriedades.
• O mineral é sólido : Os minerais podem
apresentar-se em um estado líquido como o
mercúrio (uma exceção).
• O mineral é inorgânico : A origem inorgânica
não é exclusiva para os minerais, já que é
conhecido a origem orgânica para o aragonito,
as fosforitas e algumas variedades da sílice.

22. Aspectos da definição
• Os minerais são cristalinos : mas
existem exceções como a opala, uma
variedade de silice que é amorfo.
• A composição química de um mineral
está compreendida entre limites bem
definidos: Os minerais respondem a uma
fórmula química definida como o quartzo
(SiO2), mas há minerais como a pirrotite
(Fe1-x S) com composição variável.

23. Outros Aspectos
Indivíduo mineral: é o mineral concreto, que pode
ser encontrado num lugar determinado, com todas
as características específicas só encontradas
nesse mineral. Por exemplo, determinados
elementos-traço, ou estrutura típica de cristal.
Variedade de mineral: compreende todos os
indivíduos de uma espécie de mineral que,
complementarmente apresentan características
notáveis, por exemplo, ametista = quartzo violeta;
sericite = muscovite escamosa e fina,
Mica-2M = mica monoclínica com séries
ordenadas na sua estrutura.

24. Partes em que se divide a Mineralogia
• O assunto da mineralogia pode ser dividido em
diferentes maneiras, contudo o mais
conveniente é manter a divisão clássica, que é
considerada mais objectiva, numa introdução à
mineralogia prática e aplicada.
– A Mineralogia Geral (assuntos que são abrangidos,
em muitos manuais de mineralogia, sob os temas de
Cristalografia estrutural e Cristalografia
Morfológica.
– Na Mineralogia Sistemática, que trata de uma
discussão pormenorizada de cada uma das espécies
minerais, especialmente, no que se refere à sua
posição na sistemática mineralógica, às suas
características genéticas, às suas ocorrências e
associações, assim como, à sua utilização.

25. Partes em que se divide a Mineralogia
A mineralogia se divide nas seguintes partes:
1. Mineralogia geral
1.1. Morfologia geral
1.2. Estrutura mineral
1.3. Física mineral
1.4. Química mineral
2. Mineralogia experimental
3. Métodos e técnicas de estudo e investigação
4. Mineralogia econômica
4.1. Jazidas minerais
4.1.1. Minerais industriais
4.2.2. Menas minerais
5. Mineralogia sistemática.

26. Tarefas da Mineralogia
1. Estudo da constituição e a composição
química dos minerais. A partir de
particularidades e variações, inferir sobre
relações genéticas em jazigos e rochas
2. Investigação alargada das propriedades dos
minerais, com vista a facilitar e melhorar a
sua aplicação prática.

27. Tarefas da Mineralogia
3. Desenvolvimento e adaptação de métodos analíticos
para a caracterização inequívoca e completa dos
minerais, incluindo métodos de separação,
beneficiamento e extracção, para a sua investigação.
4. Revisão dos minerais conhecidos, descoberta de
novos minerais e ordenação de todos os minerais
num esquema sistemático mineralógico. Isto implica
a descoberta de novos minerais e novas
propriedades de minerais.

28. Tarefas da Mineralogia
5. Estudo das condições de formação e estabilidade dos
minerais na natureza e a sua modelação através de
investigações mineralógicas sintéticas.
6. Aplicação de conhecimentos mineralógicos para a
prospecção geológica e para a produção artificial de
minerais. Importantes são as investigações das
regularidades da formação de associações de minerais –
Paragéneses.

29. Tarefas da Mineralogia
7. Aplicação dos conhecimentos e
métodos mineralógicos para a
investigação de matéria-primas minerais
e dos materiais cósmicos.

30. Classificação dos minerais
A classificação dos minerais tem um caráter
cristaloquímico, apóia-se nos aspectos
comuns da composição química e estrutura
cristalina que têm os minerais.
Os rasgos comuns da composição química dos
minerais é prioritário na classificação atual dos
minerais.

31. Classificação dos minerais
• A Cristaloquímica estuda os princípios gerais que relacionam a
química dos minerais com sua estrutura e propriedades físicas.
QUÍMICAS DANA (1854) discípulos:
BERMAN (1951) PALACHE (1944) y FRONDEL (1962)
BERCELIUS (1892) – BERRY y MASSON (1966)
Classe I. Elementos Nativos
Classe II. Sulfuretos e Sulfossais
Classe III. Oxidos e Hidróxidos
Classe IV. Halogenetos
Classe V. Carbonatos, Nitratos e Boratos
Classe VI. Sulfatos, Cromatos e Wolframatos
Classe VII. Fosfatos, Arseniatos e Vanadatos
Classe VIII. Silicatos

32. Classificação dos minerais
QUÍMICO-ESTRUCTURAL
STRUNZ (1941)
DANA HURLBUT & KLEIN 4ª ed (1997)
1. Elementos nativos
2. Sulfuretos
3. Sulfossais
4. Óxidos
(a) Simples e múltipos
(b) Hidróxidos
5. Halogenetos
6. Carbonatos
7. Nitratos
8. Boratos
9. Fosfatos
10. Sulfatos
11. Wolframatos
12. Silicatos

33. Nomes dos Minerais
– A nomeação dos minerais não sucede numa sistemática rigorosa,
como acontece, por exemplo, na química e biologia, sem considerar a
terminação mais frequente “ite” mas, segue diferentes pontos de vista:
– Segundo o nome de uma pessoa (descobridor, personalidades,
cientistas, entre outros), Exemplo: Breithauptite, Vinogradovite, Goethite,
Davidite, Sillimanita (Al2SiO5), em honor ao Profesor Benjamín Silliman
dela Universidade de Yale.
– Segundo o lugar de ocorrência/descoberta, Exemplo: Aragonite,
Freibergite, Tremolite, Thuringite, Mavudzite, Moçambiquite, Franklinita
(ZnFe2O4), sob a localidade Franklin, New Jersey, onde o mineral é uma
mena de zinco (Zn).
– Segundo a composição química principal, Exemplo: Argentite,
Hidroboracite, Magnesite, Manganite, Cromita (FeCr2O4), por a longe
cantidade de cromo (Cr) no mineral.
– Segundo propriedades físicas, Exemplo: Distena (duas direcções
de dureza), Albita (Na AlSi3O8), del latím albus, branco, sob a su cor,
Rodonita (MnSiO3), del griego rodon (cor de rosa), alusión a su peculiar
color rosado, Magnetita(FeFe2O4), sob suas fortes propiedades
magnéticas.

34. Abundância de Minerais
– Actualmente são conhecidos mais de 4 000
minerais e variedades de minerais e, por ano
são descobertos, entre 10 e 30 novos minerais.
– Quando se fala de mineral, deve-se ter em conta
as seguintes definições e diferenças:
• Espécie/Tipo de mineral: é a expressão idealizada para
todos os indivíduos minerais, cuja composição qumica e
estrutura é igual. Ela representa o mineral no sentido lato.
Por exemplo; espécie de mineral Olivina, com composição
variável (Mg,Fe)2[SiO4], Quartzo, com composição química
constante SiO2.

35. História da Mineralogia
Seguindo retrospetivamente a história do
conhecimento mineralógico, podem-se reconhecer
diferentes fases do seu desenvolvimento.
No quadro das experiências de produção e à partir da observação
do ambiente natural do Homem, resultaram, desde a Sociedade
Primitiva, conhecimentos mineralógicos, que no tempo do pré-
Capitalismo e da Renascença europeia (Séc. XVI) e em
concordância com uma exploração mineira florescente, tendiam à
um primeiro apogeu. Neste tempo da pré-história da mineralogia
foram ganhos conhecimentos fundamentais de cada espécie mineral
e sua classificação, bem como, experiências metódicas na
determinação de minerais com base nas suas propriedades
externas.

36. História da Mineralogia
• A prática das artes mineralógicas é tão antiga como a
civilização humana. Pigmentos naturais como o
vermelho e o negro, obtidos da hematita e da pirolusita
respectivamente, foram usadas nas pinturas das
cavernas dos primeiros homens e as ferramentas de
pederneira foram instrumentos valiosos durante a idade
de pedra. Pinturas em tumbas encontradas no vale do
Rio Nilo, realizadas faz aproximadamente 5,000 anos,
mostram colorações como o verde da malaquita, óxidos
de ferro e metais preciosos obtidos ao fundir menas e
confeccionadas em delicadas gemas de lapislázuli e
esmeraldas.

37. O desenvolvimento da Mineralogia é relativamente
recente, embora os minerais, cristais e rochas foram os
primeiros materiais usados no desenvolvimento da
civilização. Na idade de pedra, as rochas ou pedras se
lavraram em diversas formas e se empregaram para
diferentes objetivos, inclusive como armas; utilizando-se
inicialmente sem polir e com o tempo se foram
descobrindo métodos que permitiam pulimentarlas.
À medida que se desenvolvia o conhecimento sobre as
rochas e minerais, e foi possível obter metais deles,
surgiram sucessivamente as idades do bronze, do ferro e
do carvão.
Considera-se que o primeiro trabalho escrito sobre
mineralogia foi realizado pelo filósofo grego Theofrastus
(372 - 287 A. C.), titulado Pery Lyton do que se conserva
uma parte considerável.
História da Mineralogia

38. História da Mineralogia
O surgimento da Mineralogia como ciência, bem pode
ser famoso pela obra do físico alemão Georgius
Agricola quem em 1556 publicou “De Ré Metallica”,
obra na qual manifesta as práticas mineiras e
metalúrgicas daquele tempo e inclui o primeiro relatório
verdadeiro de minerais. Posteriormente, em 1669,
Nicolas Steno faz um grande contribua à Cristalografia,
a “Lei da perseverança dos ângulos interfaciales”,
proposta a partir do estudo de cristais de quartzo, aonde
independentemente da origem, tamanho ou hábito
cristalino, os ângulos entre caras correspondentes são
constantes.

39. História da Mineralogia
– Como ciência natural, a mineralogia nasceu no
Séc. XVIII, sob condições da Revolução Industrial. A
nova qualidade do saber mineralógico resultou
através de investigações sistemáticas das formas de
cristal de minerais, da determinação da sua
composição química e do alcance, através da sua
própria actividade, dos métodos de determinações e
de medições mineralógicos específicos. Sob
exigências sociais concretas, especialmente do
sistema mineiro-metalúrgico, nasceram nas últimas
décadas do Séc. XVIII, numerosas revistas, museus
e sociedades ou associações mineralógicas e,
sobretudo as primeiras cátedras para a mineralogia
em academias de minas e universidades.

40. História da Mineralogia
Entre 1779 e 1848 o químico sueco Berzelius e seus
discípulos, estudaram a química dos minerais e
desenvolveram os princípios de a atual classificação
química dos minerais.
No Séc. XIX é feito um grande número de investigações de
detalhe sobre as formas de cristal, das propriedades físicas
e da composição química dos minerais, que são expressão
de uma, ainda preponderantemente, mineralogia descritiva.
Os resultados destas investigações manifestam-se em
diferentes sistemas de minerais e em apresentações
resumidas da mineralogia regional de cada país. Os
elementos teóricos da mineralogia surgiram, entre outras,
com as concepções sobre as formações de soluções sólidas
em minerais e a ciência de paragéneses.

41. História da Mineralogia
– Na transição do Séc. XIX para o Séc. XX, no tempo após a
implantação completa do Capitalismo Industrial, nasceu a
Mineralogia moderna. Desde esse tempo tornaram-se bases
determinantes para tudos os trabalhos mineralógicos, os
métodos exactos de medição de propriedades, da constituição e
composição química dos minerais. Nisso tinha-se que se
orientar a metódica mineralógica para um objecto de
investigação cada vez de menor dimensão. Partindo de
investigações de outras ciências naturais foi possível, em
medida crescente, a explicação da essência de diferentes
fenómenos mineralógicos. De relações geoquímicas, as
condições de formação e transformação dos minerais no regime
geológico, tornaram-se compreensíveis. A química-física, a
química de colóides e, também os trabalhos experimentais
sobre a síntese de minerais, que se desenvolvia
intesnsivamente, confirmaram as concepções sobre a génese
de minerais, também deduzida de trabalhos de outras
disciplinas geocientíficas.

42. História da Mineralogia
O descobrimento mais transcendente do
Século XX é atribuído ao Max Von Laue
da Universidade do Munich, quem sugeriu
um experimento executado pelo Fiedrich e
Knipping, o qual consistiu em demonstrar
que os cristais podiam difractar os Raios
X.
Com a análise da estrutura de cristal dos
minerais podia ser descoberta a relacão
causal entre a sua constituição interna
estrutural, as propriedades físicas e a sua
composição química.

43. História da Mineralogia
• Das tendências históricas e actuais do desenvolvimento
mineralógico, bem como das exigências sociais de
desenvolvimento científico-técnico e cultural reconhece-se
que a mineralogia também no futuro terá que realizar tarefas
científicas importantes. Necessário é a contínua descoberta
de regularidades e leis sobre as propriedades dos minerais,
sobre a sua formação e transformação, para que a partir
dessas relações deduzir indicações para pesquisa e
prospecção de jazigos, bem como, para valorização e
utilização de matérias-primas minerais. A mineralogia ganha
importância crescente na valorização substancial e
interpretação de imagens de fenómenos de condições de
fácies geológicas, tanto sobre a Terra, como também e em
medida crescente, no estudo de dados análogos de outros
planetas ou corpos celestes, no quadro da investigação
cósmica espacial.

44. História da Mineralogia
• Reforçada será a necessidade da produção económica
de minerais industriais, para se produzir determinadas
substâncias minerais em quantidades correspondentes
e com as características de qualidade exigidas. Neste
sentido a mineralogia poderá transformar-se de uma
ciência analítica e explicativa, em uma ciência, em certo
sentido, construtiva e sintética. Um desenvolvimento
desse tipo poderá realizar-se, contudo, como qualquer
outro desenvolvimento na mineralogia, sòmente em
estreita interacção com outras ciências naturais e
tecnológicas.

45. Perguntas para auto-avaliação
1) O que é um cristal? Os cristais podem ser artificiais?
Argumente sua resposta e expresse exemplos de cristais
naturais e artificiais.
2) Pode-se considerar o vidro vulcânico cristalino?
3) Quais são as principais propriedades da substância
cristalina?
4) Quais propriedades caracterizam à substância
amorfa? Ponha exemplos.
5) O que é um mineral?
6) Quais são os principais aspectos que caracterizam a
um mineral?
7) É a água um mineral? por que se ou por que não?

46. Perguntas para auto-avaliação
8) Antecedentes históricos da Mineralogia e
su desenvolvimento como ciencia.
9) Explique a importância da Mineralogia.
10) Classificações dos minerais. Base da
classificação.

47. Bibliografia
• Manual of Mineralogy after James D.
Dana.
• Introduction to mineral sciences, Andrew
Putnis.
• Mineralogy: concepts, descriptions,
determinations, L.G. Barry & Brian Mason.
• Internet: mineralogy database.
• Materiais de consulta Cristalografía e
Mineralogía.