NOÇÕES DE CRISTALOQUÍMICAEmbora a composição química seja de fundamental importância para as outras propriedades, sabe-se que estas dependem, também, da geometria do arranjo dos átomos e da intensidade e natureza das forças que os mantêm unidos.

I) RELAÇÃO DA QUÍMICA C/ A CLASSIFICAÇÃO MINERALAinda hoje, a composição química é a base da classificação mais ampla dos minerais. Os minerais são divididos em várias classes, dependentes do ânion ou grupo aniônico:

1) Elementos nativos: ouro, prata;

2) Sulfetos: galena (PbS), Pirita (FeS2);

3) Óxidos: hematita (Fe2O3), magnetita (Fe3O4);

4) Hidróxidos: brucita [Mg(OH)2]5) Halóides (cloretos, fluoretos, bromatos e iodetos:

fluorita (CaF2);

6) Carbonatos: calcita (CaCO3), magnesita (MgCO3)

7) Fosfatos: apatita [Ca5(F,Cl,OH)(PO4)3];

8) Sulfatos: barita (BaSO4), anidrita (CaSO4);

9) Tungstatos e Molibdatos: scheelita (CaWO4), wolframita [(Fe,Mn)WO4], wulfenita (PbMoO4); e

10)Silicatos: olivina [(Fe,Mg)2SiO4]

Critério de escolha do ânion ao invés do cátion → minerais com mesmo ânion têm semelhanças mais acentuadas que aqueles com mesmo cátion. Ex.: carbonatos e minerais de cobre.

I) ABUNDÂNCIA DOS ELEMENTOS DOS ELEMENTOS QUÍMICOS NA CROSTA E NO UNIVERSO E O CICLO GEOQUÍMICO DOS ELEMENTOS

II.1.Abundância dos elementos químicos no universo e na crosta

O

Si

Al

Fe

Ca

Na

K

Mg

47,3%

29,1

8,1

4,7

3,3

2,5

2,5

1,7

ELEMENTOS MENORES (Crosta)

(ppm)

Sr ---------------------------------------- 450Ba ---------------------------------------- 400Cr ----------------------------------------- 200Ni ----------------------------------------- 80Zn ----------------------------------------- 65Cu ----------------------------------------- 45Pb ----------------------------------------- 15Sn ----------------------------------------- 3U ----------------------------------------- 2W ----------------------------------------- 1Mo ---------------------------------------- 1Cd ----------------------------------------- 0,2Ag ----------------------------------------- 0,1Pt -----------------------------------------

0,005Au -----------------------------------------

0,005

II.2.O ciclo geoquímico dos elementos

• A terra funciona como um sistema fechado. Ganhos e perdas são insignificantes → ganho de meteoritos e poeira meteorítica e perda de H e He para a atmosfera superior.

• Quanto à estrutura da terra, as principais informações vem da sísmica → a energia liberada nos focos dos terremotos produz diferentes tipos de ondas, que são transmitidas por diferentes fenômenos:

Ondas P (compressionais) → propagação em sólidos e líquidos

Ondas S (cisalhantes) → propagação apenas em sólidos.

Três descontinuidades maiores e uma de menor grandeza são reconhecidas:

• (5 a 12 km nos oceanos) e (30 a 80 Km no continente): separa a crosta do manto – (MOHOROVICIC)

•670 km – separa o manto superior do manto inferior (mudança da estrutura espinélio → perovskita);

•2.900 km: manto do núcleo – GUTENBERG;

•5.200 km: núcleo exterior (líquido) do núcleo interior (sólido).

Gutenberg

Moho.

A crosta é a única parte acessível da terra.

Estimativas sobre a composição química do manto e do núcleo somente por métodos indiretos:

•Sísmica;•Meteoritos;•Fragmentos do manto (kimberlitos e basaltos alcalinos).

Um quadro bem genérico da composição química da terra:

Núcleo – Ni e FeManto – Silicatos de Mg e FeCrosta – O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K

O advento da tectônica de placas evidenciou a descontinuidade da crosta em termos globais.

Os movimentos relativos entre duas placas contíguas podem ser convergentes ou divergentes

Durante esse mecanismo, há interação contínua entre a crosta e manto superior, que pode ocorrer tanto no interior com nas bordas dessas placas:

•Quando a interação é no interior ou bordas divergentes, material mantélico (magma) é adicionado à crosta.

•Quando a interação acontece nas bordas das placas convergentes, além do material mantélico que é adicionado à crosta, verifica-se um consumo de material crustal, que volta a ser reciclado no manto.

Esse mecanismo propícia, dessa forma, um fracionamento dos elementos entre o manto e a crosta, evidenciando que esta não constitui um sistema geoquímico independente do manto

Um elemento pode tender a concentrar-se em algum estágio ou pode permanecer disperso por todo o ciclo.

Uma melhor compreensão do ciclo passa pelo entendimento dos diferentes processos envolvidos:

a)Cristalização (diferenciação)Durante a cristalização, o magma é submetido à cristalização fracionada, envolvendo a separação gravitacional de minerais.

A partir desse mecanismo, o líquido pode se empobrecer ou enriquecer em determinados elementos, que são, respectivamente, elementos compatíveis e incompatíveis.

Consequentemente, podem surgir líquidos de composições diferentes.

DL

M KCC

CM = concentração do elemento no mineral

CL = concentração do elemento no líquido

KD = coeficiente de partição

Se KD > 1, o líquido será empobrecido no elemento

Se KD < 1, o líquido será enriquecido no elemento

Ora, diversos minerais podem participar do processo. Assim, devemos nos referir à fase sólida, englobando os vários minerais:

CS = concentração do elemento no sólido

CL = concentração do elemento no líquidoD = coeficiente global de partição

iDn

1i iKWD

DCC

L

S

Neste caso, a concentração do elemento em cada líquido derivado sucessivamente será dada pela fórmula:

C = concentração do elemento no líquido derivado

C0= concentração do elemento no líquido inicial

F = fração do líquido remanescente

•Se D = 1 → elemento constante•Se D > 1 → elemento diminui•Se D < 1 → elemento aumenta

)1D(0FCC

b)Intemperismo e TransporteO intemperismo envolve processos físicos, químicos e biológicos, que desintegram a rocha em partículas menores.

Intemperismo Físico – modifica tamanho das partículas sem mudança significativa da composição

Intemperismo Químico – ocasiona mudança da composição, por meio de rações das rochas com os constituintes do ar, da água. É a seguinte a resistência dos minerais:Óxidos > silicatos > carbonatos e sulfetos

Dentre os processos envolvidos no intemperismo Químico, destacam-se a Hidrólise e a Oxidação.

Hidrólise: processo pelo qual espécies iônicas H+ e OH- se incorporam na estrutura dos minerais. Ex. alteração da fayalita pela água, sob pH = 7

Fe2SiO4 + 4H2O → 2Fe2+ + 4OH- + H4SiO4

Um importante efeito deste tipo de reação é a liberação dos metais e também dos elementos-traço presentes na estrutura do mineral

Oxidação: O ferro ferroso (Fe2+) das rochas e minerais, com a exposição ao intemperismo, tende a ser oxidado ao estado férrico (Fe3+). Ex. oxidação da fayalita em hematita (Fe2O3)

2Fe2SiO4 + O2 + 4H2O → 2Fe2O3 + 2H4SiO4

C)Deposição

A deposição dos sedimentos clásticos é regida por:Velocidade da corrente

Intensidade de Turbulência Velocidade de Assentamento das Partículas

A deposição dos sedimentos não clásticos depende das condições físico-químicas e bioquímicas do meio.

d) DiagêneseConjuntos de processos que convertem um sedimento inconsolidado numa rocha compacta.

e) Metamorfismo

Transformações no estado sólido

f) Influência HumanaA interação do homem com a natureza pode ocasionar tanto uma mudança direta na concentração do elemento, como uma modificação ambiental, que afeta a solubilidade do elemento, ocasionando seu transporte em solução ou sua precipitação). Exemplos:

1- Metais de pontes e trilhos

anterior

2 -Elementos de Defensivos Agrícolas e Fertilizantes Hg, Cu, Zn, Rb, K

3 -Elementos de Produtos Domésticos (Detergentes) e Aterros Sanitários.

Eles podem afetar pH e Eh

4 -Efluentes Industriais Modificam pH e Eh, afetando a solubilidade dos

elementos Provocam chuvas ácidas (gases na atmosfera),

provocando, também, variações na solubilidade dos elementos

5 - Rejeitos da Atividade Mineira Podem conter sulfetos, que são susceptíveis à

oxidação, produzindo águas ácidas.