Propriedades geológicas, físicas, químicas dos minerais (silicatos e tungstato)

Tungstatos

Classe dos tungstatos ou volframatos

Os tungstatos constituem a classe de minerais que apresenta a sua estrutura o grupo aniónico wo₄^2- que constitui a unidade básica.

Os minerais desta classe química distribuem-se em dois principais grupos isoestruturais. O grupo da volframite, representado pelo mineral volframite: (fe,mn)wo4, abrange todos os  termos de uma série de misturas isomórficas  de  tungstato  de  magnésio: hubnerite: (mnwo4) e tungstato de ferro: ferberite: (fewo4).

 o grupo da scheelite, é representado pelo mineral scheelite: (cawo4) e stolzite: (pbwo4), que formam uma solução sólida com substituições mútuas de ca e pb.

Tungstatos (ou volframatos) e molibdatos

são minerais em que o grupo aniónico está ocupado por wo4 e moo4.

Volframite

a) Sistema cristalográfico: monoclínico.

b) Composição química: volframato de ferro e manganês – (fe,mn)wo4.

c) Propriedades físicas: hábito: cristais em geral tabulares.

Clivagem e fractura: clivagem perfeita; fractura irregula

Dureza: baixa – 4-4.5;

Densidade: alta – 7-7.5;

Cor: negra a castanha;

Risca: negra a castanha-escura;

Brilho: sub-metálico a resinoso;

Diafanidade: translúcido a opaco.

Utilidade: principal minério de tungsténio (volfrâmio).

e) Ocorrência: china, rússia, coreia, tailândia e austrália. Em moçambique ocorre nos pegmatitos da zambézia.

f) origem do nome: do alemão wolf = lobo + rahm = espuma. Pela formação de espuma durante a fusão de minério de estanho com volfrâmio; wolf era o nome do estanho entre os alquimistas.

Scheelite

a) Sistema cristalográfico:

b) Composição química: volframato de cálcio – cawo4.

c) Propriedades físicas:

Hábito: cristais bipiramidais ou em massas granulares;

Clivagem e fractura: clivagem distinta;

Dureza: baixa – 4.5-5;

Densidade: alta – 5.9-6.1;

Cor: branca, amarela, verde, castanha;

Brilho: vítreo a adamantino;

Diafanidade: translúcido a transparente;

Outras propriedades: fluorescente em luz ultravioleta.

Utilidade: minério de tungsténio (volfrâmio).

Ocorrência: Checa, alemanha, reino unido e austrália. Em moçambique ocorre nos pegmatitos da zambézia.

Origem do nome: do seu descobridor (alemão) k.w. scheele.

Silicatos: estrutura e composição

Silicatos: são minerais cuja composição química inclui obrigatoriamente si e o, em combinação com outros elementos químicos. Esta classe contém cerca de 95% dos minerais petrográficos (formadores de rochas). A estrutura de todos os silicatos consiste de uma unidade fundamental constituída de quatro (4) átomos de oxigênio coordenados por um átomo de silício, resultando em uma configuração tetraédrica (“tetraedro de sílica”).

Nesta configuração cada átomo de oxigênio pode ligar-se a outro átomo de silício, fazendo parte de outro tetraedro simultaneamente. Isso resulta no compartilhamento de oxigênios entre tetraedros adjacentes. Podem ser compartilhados 1, 2, 3 ou 4 oxigênios do mesmo tetraedro, originando configurações estruturais diversificadas e cada vez mais complexas. De acordo com o número de átomos de oxigênio compartilhados entre os tetraedros adjacentes, os silicatos são então subdivido em 6 grupos: nesossilicatos, sorossilicatos, ciclossilicatos, inossilicatos, filossilicatos e tectossilicatos.

Constituem a mais importante classe mineral, pois quase todas as rochas conhecidas são constituídas por silicatos. Correspondem à cerca de 25% de todos os minerais conhecidos na natureza. Dependendo do arranjo estrutural de suas unidades fundamentais, que são os tetraedros de (sio4)4- .a importancia dos silicatos ‘e primordial. A soma dos elementos oxigênio-silício-alumínio constitui cerca de 84% da massa da terra. Os minerais formadores de rochas, na sua quase totalidade, são constituído por minerais da classe dos silicatos. Nela estão concentrados 25% dos minerais conhecidos e quase 40% dos minerais mais comuns, razão pela qual torna-se evidente a necessidade de um abordagem mais detalhada sobre  os minerais dessa classe.

Como já foi destacado, a crosta terrestre pode ser considerada uma armação de ions de oxigênio ligados por íons pequenos de silício e aluminio, e os minerais dominantes na crosta são os silicatos e os óxidos. A unidade fundamental sobre a qual se baseia e estrutura de todos os silicatos consiste em quatros íons de oxigênio nos vértices de tretraedro regular rodeando o íon de silício tretavalente e coordenando por este.

A ligação que une os íons do oxigênio e silício é 50% iônica e 50% covalente. No momento, é suficiente saber que o número de coordenação é o número de ânions oxigênio que circundam um cátion de silício. Esse valor é dado a partir da relação dos raios iônicos dos íons em questão. Por exemplo, para o caso do silício e do oxigênio, tem-se: nᵒ de coordenação = r_cátion/r_ânion = r_si/r_o = 0,42 ao/1,32 ao = 0,318.

Nos silicatos, os tetraedros podem estar independentes ou unidos pelo compartilhamento de oxigênios. Então, quando os catiões compartilham ânions entre si, fazem-no de tal maneira que se colocam tão afastados quanto possível. Em consequência, os poliedros de coordenação formados em redor de cada um são unidos comumente pelos vértices do que pelas arestas ou faces.

As cargas dos ânions são satisfeitas por diversos cátions, conforme a espécie mineral. A tab.2. Mostra a coordenação dos elementos importantes nos silicatos. As ocorrências de um cátion em lugar do outro na estrutura cristalina sem que se altere a forma geométrica é comum (substituição isomórfica) essas substituições são amplas entre elementos cujos símbolos estão separados por um par de linhas horizontais na tab.2. Isso nos permite escrever uma fórmula geral para todos os silicatos:

X_my_n(z_po_q)w_r

Onde: x- íons grandes, de carga fraca em coordenação 8 ou mais elevada, com oxigênio;

Y- íons de tamanho médio, bi ou tetravalentes, em coordenação 6;

Z- íons pequenos, de carga elevada, em coordenação 4 (tetraédrica);

O-oxigênio;   w- grupos aniónicos (oh) ou ânions (cl^–, f^– etc.).

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Classificação dos silicatos

Os silicatos são classificados em seis classes com arranjos característicos determinados pela relação de si:o, denominadas: nesossilicatos, sorossilicatos, ciclossilicatos, inossilicatos, filossilicatos e tectossilicatos.

a) nesossilicatos: formado por tetraedros isolados de (sio₄)4- não compartilham oxigênios, tetraedros são ligados por cátions. Ex: fe₂+ , mg2+ ex.: olivina.

NESOSSILICATOS

Olivina

Sistema cristalino: ortorrômbico.

b) Composição química: silicato de magnésio e ferro – (mg,fe)2sio4; a olivina é geralmente uma solução sólida em que o fe e o mg se intersubstituem em proporções que vão do componente ferroso puro (fe2sio4 – faialie) ao magnesiano puro (mg2sio4 – forsterite).

c) propriedades físicas:

Hábito: normalmente aparece em massas granulares de cristais minúsculos;

Clivagem e fractura: não tem clivagem; a fractura é conchoidal;

Cor: geralmente verde-azeitona, podendo tornar-se mais acastanhada com o aumento do teor em ferro;

Brilho: vítreo;

Dureza: alta – 6.5-7;

Densidade: baixa: 3.27-4.37;

Diafanidade: transparente a translúcido.

Utilização: fabrico de tijolos e materiais refractários; as variedades transparentes são usadas como gema.

Ocorrência: em moçambique não há jazigos de olivina; ocorre numa série de rochas como mineral essencial.

Origem do nome: da sua cor verde-azeitona, também chamado verde-oliva.

GRANADAS

a) Sistema cristalino: cúbico.

b) Composição química: silicatos de vários catiões; a fórmula química geral pode ser expressa por a3b2 (sio4)3, em que a aloja ca, mg, fe2+ ou mn2+e b aloja al, fe3+ e cr3+. A tabela 3. Dá uma ideia das variedades de granadas que existem e a respectiva composição química:

Algumas destas espécies ainda têm variedades em função da cor e da transparência.

c) propriedades físicas: como se pode concluir da tabela anterior, as propriedades físicas das granadas não são fixas para o grupo, mas para cada um dos seus membros; contudo, algumas coisas de comum existem nessas propriedades.

Hábito: normalmente aparece em cristais octaédricos e/ou dodecaédricos; também em massas granulares de cristais pequenos;

Clivagem e fractura: não tem clivagem; a fractura é conchoidal;

Cor: ver tabela anterior;

Risca: branca;

Brilho: vítreo a resinoso;

Dureza: alta – 6.5-7.5;

Densidade: baixa: 3.5-4.3;

Diafanidade: transparente a translúcido.

Utilização: as variedades transparentes são usadas como gema; devido à sua dureza utilizada como abrasivo.

e) ocorrência: em moçambique há importantes jazigos de granada em cuamba, niassa. A nível mundial, são inúmeras as localidades onde a granada-gema ocorre: arizona (eua), r. Checa, sri lanka, brasil e rússia.

f) origem do nome: do latim granatus = parecido com grão.

b)sorossilicatos: formado por tetraedros duplo de (si2o7)6- . Grupos de 2 tetraedros de (sio₄)4- unidos por apenas um íon o2- ex.: epidoto, hemimorfita

SOROSSILICATOS:

Epidoto:

Sistema cristalino: monoclínico.

Composição química: alumossilicato hidratado de cálcio – ca₂(al,fe)al₂o(sio₄)(si₂o₇)(oh).

Propriedades físicas:

Hábito: prismático; normalmente aparece em massas granulares;

Clivagem e fractura: clivagem basal perfeita; a fractura é conchoidal;

Cor: verde, verde-amarelado a negro;

Risca: cinzenta;

Brilho: vítreo;

Dureza: alta – 6-7;

Densidade: baixa: 3.25-3.45;

Diafanidade: transparente a translúcido.

d) utilização: as variedades transparentes são usadas como gema.

e) ocorrência: em moçambique não há  jazigos de epídoto, mas ela  ocorre numa  série de  rochas  como mineral essencial. As zonas onde ocorre como gema são áustria, franca, itália e eua.

f) origem do nome: do grego epidosis = aumento, por uma das faces do prisma ser maior que as outrasmaior que as outras.

c) ciclossilicatos: formam anéis de tetraedros com 4 unidades de (si2xo3x) (si6 018)12- . Tetraedros de (sio4)4- compartilham 2 íons com outros tetraedrons. : berilo e turmalina.

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CICLOSSILICATOS:

Turmalina

a) Sistema cristalino:

b) Composição química: borossilicato hidratado de catiões vários; fórmula química muito complexa – (na,ca)(li,mg,al)3(al,fe,mn)6(bo3)3(si6o18)(oh)4.

c) Propriedades físicas:

Hábito: prismático nítido, muitas vezes alongado; cristais bem visíveis de faces estriadas;

Clivagem e fractura: não tem clivagem; a fractura é conchoidal;

Cor: variada, consoante a composição; várias cores no mesmo cristal; a tab. 4. Mostra as variedades de turmalina em função da sua cor:

Espécie de turmalina

Risca: branca;

Brilho: vítreo a resinoso;

Dureza: alta – 7-7.5;

Densidade: baixa: 3-3.25;

Diafanidade: transparente a translúcido ou mesmo opaco;

Outras propriedades: piezoeléctrico e piroeléctrico.

d) utilização: as variedades transparentes são usadas como gema.

e) ocorrência: em moçambique a turmalina ocorre em numerosos  jazigos nas províncias da zambézia e nampula. Os jazigos mais importantes são: muiane, namacotche, niane, naípa, etc. Outros países com jazigos de turmalina são itália, brasil, rússia e madagáscar.

f) origem do nome: do cingalês turamali, nome dado a este mineral no sri lanka.

Berilo

a) sistema cristalino:

b) composição química: silicato de berílio – be3al2 (si6o18).

c) propriedades físicas:

Hábito: prismático nítido;

Clivagem e fractura: clivagem basal imperfeita; a fractura conchoidal;

Cor: variada, consoante as impurezas;

d) inossilicatos: formam cadeias cadeia simples: unidade (sio3)2- ex.: grupo dos piroxênios. Cadeia dupla: unidade (si4o11)6- ex.: grupo dos anfibólios.

INOSSILICATOS

Piroxenas

É um conjunto de inossilicatos de cadeia simples, de fórmula geral xyz₂o₆, em que:

• X = na+, ca2+, mn²⁺, fe²⁺ e li⁺
• Y = mn²⁺, fe²⁺, mg²⁺, fe³⁺, al³⁺, cr³⁺ e ti⁴⁺
• Z = si⁴⁺ e al³⁺

Como se pode ver, a composição química é extremamente variada e, consequentemente, a estrutura cristalina também varia, levando a que as piroxenas pertençam a dois sistemas cristalinos – ortorrômbico e monoclínico. São minerais muito comuns em muitas das rochas da crusta terrestre.

a) Sistema cristalino: ortorrômbico ou monoclínico.

b) Composição química: silicatos de catiões vários; fórmula química muito complexa (ver acima).

c) Propriedades físicas:

Hábito: prismático nítido;

Clivagem e fractura: dois planos de clivagem prismática quase perpendiculares entre si;

Cor: variada, consoante a composição; a tab.6. Mostra as variedades de piroxena em função da sua cor e sistema cristalino:

Risca: branca;

Brilho: vítreo a resinoso;

Dureza: alta – 7-7.5;

Densidade: baixa: 3-3.25;

Diafanidade: transparente a translúcido ou mesmo opaco;

Outras propriedades: piezoeléctrico e piroeléctrico.

d) utilização: as variedades transparentes são usadas como gema.

e) ocorrência: em moçambique as piroxenas estão espalhadas por uma série de rochas. Nos pegmatitos da zambézia ocorrem espodumenas rosas e verdes que são usadas como gemas.

f) origem do nome: do grego pyros = fogo + xenos = estranho, por se pensar que só raramente aparecia nas rochas ígneas.

e) filossilicatos: folhas ou placas, a unidade base é (si2o5)2- ex.: grupo das micas , grupo das cloritas.

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Filossilicatos

Os filossilicatos são um grupo de minerais em que a maioria dos seus membros têm um aspecto achatado com uma clivagem dominante (basal). São geralmente moles, de baixa densidade e podem apresentar flexibilidade ou elasticidade das lâminas resultantes da clivagem. Os filossilicatos constituem uma grupo importante de minerais que ocorrem na crusta, e podem ser divididos em vários grupos, a saber:

Grupo da serpentina

Grupo das argilas

Grupo das micas

Grupo da clorite

Destes grupos vamos referir só alguns minerais que estão presentes em enorme número de rochas: micas e argilas.

Micas

As micas cristalizam no sistema monoclínico. Os cristais são usualmente tabulares e geralmente têm forma hexagonal, com uma clivagem basal nítida e perfeita.

Moscovite

a) sistema cristalino: monoclínico.

b) composição química: alumossilicato hidratado de potássio e alumínio –kal2(alsi3o10)(oh)2.

c) propriedades físicas:

Hábito: tabular (fig.10.); também aparece criptocristalina e maciça;

Clivagem e fractura: clivagem basal perfeitíssima;

Clivagem e fractura: clivagem basal perfeitíssima;

Cor: incolor, a amarela, castanha, verde ou avermelhada;

Risca: branca;

Brilho: vítreo a sedoso ou nacarado;

Dureza: baixa – 2-2.5;

Densidade: baixa: 2.76-2.88;

Diafanidade: translúcido a transparente;

Outras propriedades: flexível e elástica.

d) utilização: material isolador em aparelhos eléctricos; lubrificante misturada com óleos; material antipirético.

e) ocorrência: em moçambique a moscovite ocorre em numerosas rochas e em jazigos nos pegmatitos do norte de moçambique. As zonas onde ocorre são rússia e índia.

f) origem do nome: da sua utilização como vidro na rússia antiga (muscovy).

Tectossilicatos: estruturas tridimensionais complexas, unidade é (sio2) ex.: quartzo, feldspato, grupo das zeólitas

Tectossilicatos

Cerca de 64% da crusta da terra são constituídos por tectossilicatos, em que todos os oxigénios dos tetraedros sio4 estão compartilhados com os tetraedrosadjacentes, resultando numa estrutura muito estável. Há muitos tipos de tectossilicatos consoante o arranjo estrutural. Referiremos apenas os grupos da sílica (sio2) e dos feldspatos. Faremos depois breve referência a outros tipos de tectossilicatos.

Grupo da sílica

O grupo da sílica é um conjunto de minerais compostos única e exclusivamente por óxido de silício (sio2), havendo, contudo, alguns que  têm moléculas de água na sua estrutura (sio2.nh2o). São, portanto, minerais  polimorfos  da  sílica.

Quartzo

a) Sistema cristalino: tetragonal (variedade) e hexagonal (variedade).

b) Composição química: óxido de silício – sio2.

c) Propriedades físicas:

Hábito: normalmente prismático de faces estriadas, terminando com pirâmides em ambas as extremidades do prisma ocorre em cristais isolados ou em agregados de vários cristais; muitas vezes em drusas e geodes ou em agregados micro- e criptocristalinos;

Clivagem e fractura: não tem clivagem; fractura conchoidal nítida, semelhante à do vidro;

Cor: geralmente incolor ou branca; frequentemente colorido devido a impurezas, podendo ter qualquer cor;

Risca: branca;

Brilho: vítreo;

Dureza: alta – termo 7 da escala de mohs;

Densidade: baixa: 2.65;

Diafanidade: transparente a translúcido;

Outras propriedades: piezoeléctrico e piroeléctrico.

d) Variedades:

O quartzo ocorre em inúmeras variedades, desde as cristalinas às microcristalinas.

I) Variedades cristalinas:

Cristal de rocha: incolor;

Ametista: roxo-violeta;

Quartzo róseo: geralmente não aparece em cristal, mas em massas de cor rosa;

Quartzo vermelho: de cor vermelha;

Quartzo fumado: de cor castanha a negra;

Quartzo citrino: de cor amarela;

Quartzo azul: de cor azul;

Quartzo leitoso: de cor branca de leite;

Quartzo com inclusões: cristais de quartzo com inclusões de vários minerais;

Olho-de-tigre: pseudomorfose de quartzo depois de anfíbola.

Opala

a) Sistema cristalino:

b) Composição química: óxido hidratado de silício – sio2. Nh2o.

c) Propriedades físicas:

Hábito: geralmente maciça, botrióide .

Clivagem e fractura: não tem clivagem; fractura conchoidal nítida;

Cor: incolor, branca; frequentemente colorido devido a impurezas, podendo ter qualquer cor;

Risca: branca;

Brilho: vítreo;

Dureza: média – 5-6;

Densidade: baixa: 2.0-2.25;

Diafanidade: transparente a translúcido;

Outras propriedades: por vezes fluorescente.

d) Utilização: usado como gema.

e) Ocorrência: em moçambique não há jazigos de opala. Ocorre em: hungria, méxico, austrália, brasil e eua.

f) Origem do nome: do sânscrito upala = pedra preciosa.

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Grupo dos feldspatos

O grupo dos feldspatos é um conjunto de minerais cuja composição química é de alumossilicatos dos elementos sódio (na), potássio (k) ou cálcio (ca), elementos estes que  se intersubstituem entre si dando minerais de composição mista. A intersubstitução pode ser de 0-100% entre o feldspato de na e o de k, constituindo os feldspatos alcalinos, o mesmo acontece entre o feldspato de na e ca, dando origem ao grupo das plagioclases. O mesmo não acontece entre o k e o ca. Assim, os termos extremos são:

1. a) Feldspato de potássio: ortoclase – kalsi3o8;
2. b) Feldspato de sódio: albite – naalsi3o8;
3. c) Feldspato de cálcio: anortite – caal2si2o8;

Os feldspatos são minerais que ocorrem em quase todas as rochas em todo o mundo.

Ortóclase

a) Sistema cristalino: monoclínico.

b) composição química: alumossilicato de potássio – kalsi3o8.

c) Propriedades físicas:

Hábito: geralmente prismático; maciça (fig.20);

Clivagem e fractura: clivagem basal perfeita e prismática imperfeita;

Cor: incolor, branca, cinzenta, raramente verde ou amarela;

Risca: branca;

Brilho: vítreo;

Dureza: média – termo 6 da escala de mohs;

Densidade: baixa: 2.57;

Diafanidade: opaco a translúcido;

d) Variedades: adulária (incolor).

e) Utilização: por vezes usado como gema; normalmente usado na indústria da cerâmica e do vidro.

f) Ocorrência: em moçambique há grandes ocorrências de feldspatos nos pegmatitos do norte de moçambique, em especial zambézia e nampula.

g) Origem do nome: do grego orthos = direito + klasis = fractura, por terem clivagens em ângulo recto.

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Bibliografia

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