tema 9 -anisotropia, minerales opacos

PROPIEDADES OPTICASDE MINERALES OPACOS

OBSERVADOS EN NICOLES CRUZADOS

•En el estudio microscópico de los minerales opacos la observación de las propiedades ópticas tienen gran importancia.

•Para ciertas propiedades ópticas de los minerales opacos observadas en nicoles cruzados el papel desempeñado por la luz polarizada plana no es tan esencial debido a la formación de luz polarizada elípticamente y a la complejidad de los fenómenos que entonces tienen lugar.

Isotropía / anisotropía

Las sustancias isotrópicas presentan siempre el mismo comportamiento independientemente de la dirección. En cambio en las anisotrópicas las propiedades varían con la dirección.

La anisotropía es una consecuencia de la estructura interna del mineral.

Los minerales que cristalizan en el Sistema Cúbico, es decir, el de máxima simetría, con sus átomos o iones distribuidos igualmente en las tres direcciones principales del espacio, son isótropos.

Los pertenecientes al resto de los sistemas cristalinos (hexagonal, trigonal, tetragonal, rómbico, monoclínico y triclínico) son anisótropos, y las disposiciones de sus elementos constituyentes varían con la dirección y por tanto su elasticidad para las ondas luminosas también es diferente.

Cuando una superficie pulida de un mineral cúbico es estudiado al microscopio de luz reflejada y bajo nicoles cruzados se observa que permanecen oscuros (en extinción) en todas las posiciones, en un giro de 360° de la platina del microscopio.

No tiene que ser necesariamente negro azabache, no presentará variaciones en la intensidad y/o color de la iluminación; cualquiera sea la orientación cristalográfica de la sección pulida.

En Secciones básales de cristales hexagonales y tetragonales también presentan el mismo efecto, denominadas secciones isotrópicas de minerales anisótropos

Minerales Isótropos

En general los minerales isótropos permanecen oscuros en el microscopio entre polarizadores cruzados, puesto que reflejan la luz sin modificar su plano de vibración. Sin embargo, en algunos casos se advierte cierta luminosidad parcial por despolarización parcial y rotación del plano de vibración, motivadas por diferentes causas: reflexión en el prisma, lentes no totalmente isótropas, incidencia convergente, las fisuras del clivaje, rayas de pulido, oquedades, burbujas etc., aparecen iluminadas, en virtud de la influencia oblicua de los rayos sobre sus superficies (reflexiones internas).

La diferencia de reflectividades de las dos direcciones de vibración de la luz en un cristal (R1 y R2) origina la anisotropía óptica en reflexión en nicoles cruzados.

Anisotropía = R1 – R2

Al girar la platina variará el componente sobre el analizador del vector resultante de la luz reflejada sobre la superficie pulida del mineral.

ANISOTROPIA

Los minerales que forman cristales en sistemas diferentes al cúbico no permanecen oscuros e iguales, y presentan un cambio en intensidad de color y/o iluminación a medida que giramos la platina del microscopio y estos son llamados Anisótropos.  Las superficies pulidas de minerales que presentan un cambio en intensidad de color y/o iluminación al girarse la platina en posición de nicoles cruzados se conocen como anisótropos.

Minerales Anisótropos

•Si la muestra es anisótropica debe mostrar cuatro posiciones de extinción (oscuros) a 90°, 180°, 270°, 360°; y cuatro posiciones de máxima brillantez (45°, 135°, 225° y 315°)

•Este comportamiento es similar al de los minerales vistos en luz transmitida en iguales condiciones, pero su explicación es radicalmente distinta.

Si los Nicoles están perfectamente cruzados, las extinciones tienen lugar a distancias angulares de 90° y en posición diagonal tiene lugar la iluminación máxima.

Si no están completamente cruzados también se extingue cuatro veces en un giro de 360°, pero estas extinciones tienen lugar a distancias angulares diferentes de 90°.

Que sucede cuando yo cruzo los Nicoles; giro la platina y nunca se extingue el mineral, entonces se dice que el rayo iluminado no esta linealmente polarizado por lo tanto cuando no hay extinción completa, podemos decir que el rayo esta elípticamente polarizado.

Una luz elípticamente polarizada nunca lo puedo extinguir porque pasa un poco de luz debido a la diferencia de ejes.

Sabemos que : F = Rmax. - Rmin.

F=factor que caracteriza a la anisotropía y establece la máxima diferencia de intensidad de un giro de 360° del mineral en la platina del microscopio.  Asimismo podemos expresar el grado de Anisotropia R2 / R1. Si la diferencia entre R1 y R2 es muy baja no podemos ver la magnitud de la anisotropía.

 Al microscopio cuando observamos en nicoles cruzados, los minerales anisotrópicos pueden mostrar cambios de color.

Estas variaciones de color son los colores de anisotropía.

Al descruzar un poco el analizador se puede diferenciar mejor la Anisotropía o Isotropía, aún mejor para minerales de anisotropía débil. Minerales como la pirita, galena, al cruzar los nicoles no oscurecen 100% una pequeña cantidad de luz pasa, pero son isótropos. 

Si nosotros cambiamos el valor de n = índice del aire, usando líquidos de inmersión, la reflectancia baja pero el contraste entre Rmax y Rmin es más marcada por lo que observamos mejor la Anisotropía.

Sí en la observación de la anisotropía con objetivos secos existen dudas, se deben efectuar observaciones con objetivos de inmersión.

Por lo tanto indicaremos que la anisotropía se observa mejor en aceite de inmersión.

Algunas veces la luz polarizada y Nicoles cruzados pueden dar como Isótropo a un

mineral Anisótropo.

Estos errores son debidos a:

Una superficie mal pulida con rayas y poros puede originar al ser girada oscurecimientos e iluminaciones el pulido debe ser lo más perfecto posible.

Una superficie pulida no perpendicular a los rayos luminosos presenta en un giro de 180°, oscurecimientos e iluminaciones es por eso conveniente montar las probetas sobre plastilina

Los minerales anisótropos tienen secciones isótropas. Se deben observar varias secciones.

Si se utiliza un foco no intenso, el fenómeno de anisotropía, que de por si suele ser débil, puede no ser observado.

Algunos  minerales presentan en Nicoles cruzados, reflexiones internas muy intensas que impiden la observación de la Anisotropía.

La dificultad para decidir entre secciones isotrópicas y secciones débilmente anisotrópicas es considerable cuando el mineral es incluido en un cristal huésped fuertemente birreflectante.

En la rotación del campo de observación el cambio en la luminosidad del cristal hospedado da la impresión que la inclusión también cambia.

Otra dificultad puede surgir donde el espécimen presenta cierta orientación ; y el mineral presenta solo secciones más o menos perpendiculares a un eje óptico. Este mineral puede ser considerado débilmente anisotrópico considerando que bien puede en realidad ser fuertemente anisotrópico.

Si el mineral es poco común y difícil de determinar, es prudente cortar especímenes adicionales en una orientación diferente antes de bosquejar conclusiones como la magnitud de su anisotropía.

También es necesario tener en cuenta que los fenómenos de polarización, mejor se reconocen es en el contacto entre granos con diferente orientación y es por eso debe observarse en agregados que permiten la observación de varios granos en el campo del microscopio.

AA

A A

En conclusión debemos notar que el equipo óptico y el factor personal puede afectar en el grado de la descripción de los colores.

Aunque estas propiedades son cualitativas la suma de tales observaciones en luz polarizada es característica de identificación del mineral en un gran número de casos.

INTERPRETACION Y REGISTRO

 Todas las propiedades que implican color, tienen problemas de interpretación y registro entre los que tenemos:

La naturaleza subjetiva de las observaciones y descripciones del color.

La variación de color con diferentes microscopios.

La variación del color con la intensidad de iluminación, una iluminación buena y permanente es fundamental

La anisotropía puede variar en su intensidad y en la practica se utiliza lo siguientes términos para diferenciarla,:

Fuerte Moderada Débil

COMPORTAMIENTO DE LOS MINERALES EN SECCION PULIDA

1. La preparación permanece uniformemente oscura durante una rotación completa de la platina del microscopio entonces:

a) Se trata de un cristal ópticamente isótropo con bajos valores de K.

b) La sección ha sido cortada perpendicularmente al eje óptico de un cristal uniáxico con bajo valor de K.

c) La preparación ha sido cortada perpendicular a uno de los ejes de rotación de un cristal rómbico o tríiclínico, con bajo valor de K.

2. La preparación no aparece totalmente extinguida, pero no se observan variaciones de la luminosidad durante un giro completo de la platina. Tal sería el efecto producido en los casos 1a, 1b ó 1c, si se trata de un cristal con elevado valor de K. 

3. Si durante una rotación completa de la platina se observan cada 90°, posiciones alternadas más claras y más oscuras, se trata indudablemente de un cristal ópticamente anisótropo.a). Si las posiciones más oscuras corresponden a extinciones totales, significa que las ondas reflejadas por el cristal están linealmente polarizadas luego:a.1. Se trata de un cristal uniáxico con bajo valor de “K” o a.2. La preparación es perpendicular a un plano óptico principal de un cristal rómbico, monoclínico o triclínico, con mínimo valor de “K”.

b). Si no se observa ninguna posición de extinción total, significa que las ondas reflejadas por el cristal están elipticamente polarizadas; entonces:b.1. El cristal es uniáxico con muy elevado valor de Kb.2. La sección ha sido cortada perpendicularmente a un plano óptico principal de un cristal rómbico, monoclínico o triclínico, con máximo valor de “K”.b.3.. La sección no corresponde a ningún plano óptico principal de un cristal rómbico, monoclínico o triclínico, con cualquier valor de “K”. Para precisar aún más la observación en los casos b, se utiliza luz monocromática; si se obtiene extinción total, se trata de b.1. ó b.2.

CATEGORIAS DE MINERALES OBSERVADOS EN NICOLES CRUZADOS

Los minerales se pueden dividir en las siguientes categorías:

a) Minerales isotrópicos con buena extinción (de baja a media reflectividad) tales como esfalerita (variedades libres de reflexiones internas), magnetita.

a) Minerales isotrópicos con extinción pobre (de alta reflectividad) como pirita, galena.

b) Minerales débilmente anisótropicos (con un ángulo de rotación muy pequeño; la birreflexión en luz polarizada será enteramente invisible) como la bournonita, chalcocita, argentita.

d) Minerales distintamente anisótropicos (con posiciones distintas de extinción o mínima luminosidad en rotación del campo de observación, la birreflexión en luz polarizada es algo visible, particularmente en contacto con granos diferentemente orientados) como la bismutinita, pirrotita, wolframita, arsenopirita.

  e) Minerales fuertemente anisótropicos como el grafito, covelita, calcopirita. Estos tienen reflexión brillante entre sus cuatro posiciones definidas de extinción (o mínima iluminación) en rotación del campo de observación; la birreflexión será claramente visible en un solo grano cuando el campo esta cambiando.

Minerales Isótropos

Minerales Anisótropos: Anisotropia - colores

Bornita

Calcosina.

Cobre nativo

Arsenopirita: fuerte, de tonos rojos y violáceos.Luzonita : Fuerte, gris amarillento, anaranjado, rojo profundo,azul

Covelita: Muy fuerte, anaranjados y cobrizos 

Bismutinita : fuerte. Colores grisáceos y violáceos.

Digenita

EsfaleritaMarcasita : fuerte, colores verdosos,

azulados y púrpura.

Magnetita 

Polibasita : Moderado decolores verdosos. 

Oro 

Pirrotita: fuerte, colores verdosos y pardo rojizos.

Pentlandita Hematita: fuerte, color azulado 

Pirita Calcopirita : Débil : colores azulados 

Plata nativa Cuprita:Fuerte, de color azul tinta. 

Tetraedrita 

Pirargirita : fuerte , Enmascarado por reflexiones internas rojas. 

Marcasita en nicoles cruzados.

Marcasita, donde se aprecia el los colores de polarización verdes y azules verdosos (nicoles cruzados)

Estibina en nicoles cruzados

Covelita en nicoles paralelos (izquierda) y en nicoles cruzados(derecha

Bismutinita(pardo verdoso claro) con covelita(naranja) en las fracturas.- Nicoles Cruzados

Bi

cv

Bournonita masiva (maclas tipo parquet) observada en Nicoles cruzados

Boulangerita fibrosa con bournonita intersticial(macla polisintética). Nicoles cruzados.

bnn

boul

bnn

ef

ef

Bournonita con su maclado tipo parquet (centro)

Marcasita con fuerte anisotropía

mc