propiedades Ópticas de los minerales
DESCRIPTION
las propiedades opticas delos mineralesTRANSCRIPT
CRISTALOFÍSICA
TEMA 14
PROPIEDADES ÓPTICAS DE LOS CRISTALES Y MINERALES OPACOS
Estudio sistemático con el microscopio polarizante de reflexión
ÍNDICE
Disposición ortoscópica del microscopio
14.1 Observaciones con luz polarizada plana.
14.2 Observaciones con luz polarizada y analizada
Disposición conoscópica del microscopio
14.3 Figuras de polarización
14.4 Dispersión
Celia
Marcos
Pascua
l
1
14.1 PROPIEDADES ÓPTICAS DE LOS MINERALES
Estudio sistemático con el microscopio polarizante de reflexión
Disposición ortoscópica del microscopio
Observaciones con luz polarizada plana
Requerimientos
• Objetivos de bajo aumento (2,5x) o de aumento medio (10x)
• Las lentes condensadoras superiores deben estar bajadas
• El diafragma iris abierto
Observaciones
Las propiedades que pueden observarse son las siguientes:
Color
Dureza y relieve
Exfoliación
Exsolución
Forma
Inclusiones
Maclas
Pleocroísmo de reflexión
Reflectancia
Zonado
Nota: Las fotos de minerales al microscopio de este capítulo han sido tomadas
Picot, P. and Johan, Z. (1982).- Atlas of ore minerals, B.R.G.M. Elsevier
Virtual Atlas of Opaque and Ore Minerals in their Associations, página webde Robert
A. Ixer and Paul R. Duller (1998).
Color
El color en reflexión bajo el microscopio es debido a la dispersión de la
reflectancia con la longitud de onda.
Varía entre gris o blanco con distintas tonalidades. El color de un determinado
mineral puede parecer diferente en función de los minerales que le rodean.
Azul: covellita, digenita
Celia
Marcos
Pascua
l
2
covellita (5.6x, Picot, P. and Johan, Z. (1982))
Amarillo: oro nativo, calcopirita
calcopirita (2.5x) (asociada con bornita, grisácea) (foto de Celia Marcos)
Amarillo suave: pirita
Rojo: cobre nativo
Amarillento-anaranjado: niquelina
Parduzco: ilmenita
Dureza y relieve
Son términos relativos, cuando dos minerales tienen dureza similar muestran
límite muy débil, indicando que no hay diferencia de relieve entre ambos. Sin embargo,
cuando un mineral es más duro que otro vecino, el pulido rebaja el más blando y resalta
al más duro.
Celia
Marcos
Pascua
l
3
Exfoliación
La exfoliación es la rotura de un cristal o mineral por determinados planos
cristalinos.
molibdenita (16x, Picot, P. and Johan, Z. (1982))
A veces, si los minerales presentan varias exfoliaciones, con el pulido quedan
marcas características como las de la galena, en forma de triángulo:
Exsolución
Desmezcla de componentes a una determinada temperatura. El componente que
está en menor proporción suele estar incluido en el que está en mayor proporción.
Celia
Marcos
Pascua
l
4
Se observa mejor con polarizadores cruzados. Ver en siguiente capítulo.
Forma
Muchos minerales metálicos parecen no tener forma definida (xenomórficos).
Los minerales más duros o los que tienen temperatura de fusión elevada tienden a
desarrollar hábitos cristalinos (idiomórficos), como ocurre con la pirita, arsenopirita,
magnetita, etc. Algunos minerales formados a baja temperatura tienden a mostrar
texturas coloformes (con aspecto coloidal) que consisten en agregados que se disponen
en capas concéntricas, a menudo convexas o esferulíticas con aspecto parecido al del
ópalo. Ejemplo: goethita, esfalerita.
Inclusiones
Fases sólidas, líquidas o gaseosas atrapadas en el mineral hospedante.
Se forman antes (protogenéticas), durante (singenéticas) o después
(epigenéticas) que el mineral hospedante.
Inclusiones de calcosina (azul claro) en bornita (rojo pardo)
Maclas
Es la asociación de dos o más individuos con diferente orientación
cristalográfica.
Se observa mejor con polarizadores cruzados. Ver en siguiente capítulo.
Pleocroismo de reflexión
Celia
Marcos
Pascua
l
5
Variación del color o intensidad del color con la dirección. Se debe a la
diferencia en dispersión con la longitud de onda de las reflectancias del mineral.
Fuerte: covellita
(16x, Picot, P. and Johan, Z. (1982)) (al haber varios granos, cuando unos
aparecen coloreados en azul más intenso otros están en azul más débil; si se
giraran ocurriría lo contrario), molibdenita
Débil: hematites
Reflectancia
Es el cociente entre la intensidad de la luz reflejada por un mineral en sección
pulida y la intensidad de la luz incidente sobre él, expresada en %.
La reflectancia depende de:
• índice de refracción del mineral
• índice de refracción del medio en el que se encuentra
• orientación de la sección
• coeficiente de absorción (κ) en el caso de que los minerales opacos.
Representa la cantidad de luz que es absorbida a medida que atraviesa sucesivas
capas de espesor constante en el mineral.
Los minerales anisótropos rómbicos, monoclínicos y triclínicos se caracterizan
por poseer 4 ejes de polarización circular.
Celia
Marcos
Pascua
l
6
Figura 14.1.- Ejes de polarización circular (Figura tomada y adaptada de Galopin, R. &
Henry, N.F.M. (1972). Microscopic study of opaque minerals. Heffer & Cambridge)
El ángulo entre cada par de dichos ejes, simbolizado como 2σ, es mayor cuanto
mayor es la absorción de la luz.
Cuando el ángulo 2σ es 0º el mineral es transparente y los ejes de polarización
circular se convierten en los ejes ópticos de los minerales biáxicos transparentes.
Reflectancia* muy elevada: elementos nativos como oro (72%), plata (85%)
löllingita (53,5%), safflorita (53%), arsenopirita y marcasita (52%), pirita (51%)
Reflectancia* media a alta: stibnita (47%), galena (43%), molibdenita (42%)
Reflectancia* media a baja: hematites (30%), covellita (23%), digenita (22%)
Reflectancia* baja: ilmenita (19%), Goethita (18%)
* En luz blanca
Zonado
Textura en forma de partes diferenciadas dentro de un grano mineral
consecuencia de una variación composicional.
Se observa mejor con polarizadores cruzados. Ver en siguiente capítulo.
Celia
Marcos
Pascua
l
7
14.2 PROPIEDADES ÓPTICAS DE LOS MINERALES
Estudio sistemático con el microscopio polarizante de reflexión
Disposición ortoscópica del microscopio
Observaciones con luz polarizada y analizada
Requerimientos
• Objetivos de bajo aumento (2,5x) o de aumento medio (I0x)
• Las lentes condensadoras superiores deben estar bajadas
• El diafragma iris abierto
• Analizador insertado y girado 90º respecto del polarizador
Observaciones:
Colores de polarización
Exolución
Isotropía - anisotropía
Maclas
Reflexiones internas
Zonado
Colores de polarización
También se los conoce con el nombre de tintas anisotrópicas. Las tintas
brillantes indican fuerte dispersión de la relación de anisotropía.
Ejemplo:
löllingita (16x polarizadores cruzados, Picot, P. and Johan, Z. (1982))
Secciones simétricas
• La tinta observada para un ángulo dado, girando la platina en el sentido de las
agujas del reloj, es el mismo que se observa para el mismo ángulo de giro en
sentido contrario a las agujas del reloj.
Cuando se descruza ligeramente el analizador (1-5º) tiene lugar una secuencia de tintas
que puede ser criterio de diagnóstico para ciertos minerales, pero ésto es verdad para un
Celia
Marcos
Pascua
l
8
ajuste muy exacto del analizador, puesto que esta prueba es muy sensible para distinguir
secciones simétricas.
Secciones asimétricas
• En las secciones asimétricas la tinta observada para un ángulo determinado,
girando la platina en el sentido de las agujas del reloj no es la misma que se
observa para el mismo ángulo de giro en sentido contrario a las agujas del reloj.
Cuando esta prueba se utiliza se debe tener mucho cuidado en ajustar el analizador a la
posición cruzada. Descruzando el analizador se produce una secuencia de tintas que
puede ser también usada para discriminar entre secciones simétricas y asimétricas.
Exsolución
Desmezcla de componentes a una determinada temperatura. El componente que
está en menor proporción suele estar incluido en el que está en mayor proporción. Puede
aparecer como lamelas, con textura mirmequítica o en forma de estrella o como
burbujas.
Ejemplo:
ilmenita (16x polarizadores cruzados, Picot, P. and Johan, Z. (1982)) (lamelas en
magnetita asociada con pirrotita (verde-marrón, 2 variedades))
Isotropía-Anisotropía:
Secciones uniradiales
En los cristales transparentes a la luz reflejada externamente desde una superficie
pulida se le suma la reflejada internamente desde inclusiones, grietas, etc., por lo
que algo de luz es transmitida por el analizador.
En los cristales absorbentes no hay reflexiones internas, pero en este caso también
algo de luz es transmitida por el analizador como consecuencia de la débil
elipticidad producida en reflexión de tales cristales cuando la luz incidente no es
totalmente perpendicular a la superficie. Sin embargo, la intensidad de dicha luz es
la misma en un giro completo de la platina.
Secciones simétricas
Celia
Marcos
Pascua
l
9
• En estas secciones las dos vibraciones están polarizadas linealmente y no están
dispersas.
• La existencia de dos vibraciones implica que estas difieren en amplitud, en fase
o en ambas a la vez.
• Si sólo difieren en amplitud el resultado es una rotación de la vibración
resultante reflejada cuando la platina está girada fuera de la posición de
extinción. Es la rotación anisotrópica y sólo ocurre en secciones anisótropas. La
rotación es siempre hacia la vibración de mayor amplitud y el máximo ángulo de
rotación se encuentra en un giro de la platina inferior a 45º.
Se manifiesta por los colores de polarización, que cambian al girar la sección.
Minerales isótropos
Las secciones están extinguidas en un giro completo
Minerales debilmente anisótropos
Muestran un ligero cambio con la rotación y se observa si se descruzan
ligeramente los polarizadores.
Minerales fuertemente anisótropos
Muestran un cambio pronunciado en el brillo y tambien y un posible cambio de
color con la rotación.
Las secciones simétricas se extinguen en luz blanca. Cuando se gira una sección
simétrica sobre la platina respecto de su posición de extinción, la amplitud de la
luz transmitida por el analizador es proporcional a la relación de anisotropía (A
= R2/R1), ya que esta relación determina el ángulo de la rotación anisotrópica.
Secciones asimétricas
No se extinguen en el sentido estricto de la palabra, incluso en luz
monocromática, debido a la marcada elipticidad de las vibraciones.
Maclas
Es la asociación de dos o más individuos con diferente orientación
cristalográfica.
Ejemplo:
Celia
Marcos
Pascua
l
10
löllingita (16x polarizadores cruzados, Picot, P. and Johan, Z. (1982))
safflorita (25x polarizadores cruzados, Picot, P. and Johan, Z. (1982))
Reflexiones internas:
Se producen por luz reflejada desde inclusiones, fracturas, etc. del mineral,
cuando éste no es totalmente opaco o es transparente. Muestran el color del mineral que
tiene en muestra de mano.
Ejemplo:
hematites (16x polarizadores cruzados,Picot, P. and Johan, Z. (1982))
wolframita (5.6x polarizadores cruzados, Picot, P. and Johan, Z. (1982))
Celia
Marcos
Pascua
l
11
Zonado
Textura en forma de partes diferenciadas dentro de un grano mineral
consecuencia de una variación composicional.
Ejemplo:
löllingita (16x polarizadores cruzados, Picot, P. and Johan, Z. (1982))
Celia
Marcos
Pascua
l
12
14.3 PROPIEDADES ÓPTICAS DE LOS MINERALES
Estudio sistemático con el microscopio polarizante de reflexión
Disposición conoscópica del microscopio
Figuras de polarización. Signo óptico
Requerimientos
• Objetivos de aumentos grandes (40x)
• Las lentes condensadoras superiores deben estar subidasdas
• El diafragma iris abierto
• Analizador insertado y girado 90º respecto del polarizador
• Lentes de Bertrand insertadas
Figuras de polarización
También llamada figura de luz convergente permite diferenciar entre minerales
isótropos y anisótropos.
Isótropos
• La figura de los minerales isótropos es una cruz negra
o Descruzando los polarizadores ligeramente se desdobla en dos ramas
Anisótropos
• La figura de polarización de los minerales anisótropos es una cruz que se
desdobla en dos ramas (ver Figura 14.2), al girar la platina del microscopio, que
se mueven en dos cuadrantes opuestos, en los cuales se encuentra la vibración
con la que está asociada la reflectancia mayor. Celia
Marcos
Pascua
l
13
Figura 14.2.- Figura de polarización de un cristal o mineral anisótropo opaco (Figura
tomada y adaptada de Galopin, R. & Henry, N.F.M. (1972). Microscopic study of
opaque minerals. Heffer & Cambridge)
Celia
Marcos
Pascua
l
14
14.4 DISPERSIÓN
Color y efectos de la dispersion
En muchos minerales anisótropos, la reflectancia varía considerablemente según
la longitud de onda de la luz incidente, por lo que el haz reflejado tiene un color que es
muy característico. Casi siempre hay una mezcla sustancial de luz blanca, siendo el
resultado "un tinte metálico" como el bronce o el acero azul. Se requiere especial
precaución en observar estos efectos porque la apariencia puede ser alterada
engañosamente por contraste con un grano vecino de otro color o incluso por la
naturaleza de la iluminación.
La dispersión de las constantes ópticas produce dispersión de la reflectancia y si
su curva tiene un máximo pronunciado dentro del rango visible, entonces la sustancia
aparece coloreada, es decir, el tipo de curva de dispersión y su posición en la escala de
reflectancia puede definir el color de la reflexión (ver Figura 14.3).
Celia
Marcos
Pascua
l
15
Figura 14.3: Curvas de reflectancia para la covellita (Figura tomada y adaptada de
Galopin, R. & Henry, N.F.M. (1972). Microscopic study of opaque minerals. Heffer &
Cambridge)
• En minerales opacos, incluso con una pequeña absorción, la
dispersión de la absorción y por lo tanto de la reflectancia,
produce un color marcado cuando la sustancia se observa con
luz reflejada.
• En secciones anisótropas, la reflectancia de una vibración puede
dispersarse independientemente de la reflectancia de otra. Si hay una
Celia
Marcos
Pascua
l
16
diferencia entonces se puede observar que la sección cambia de color
cuando la platina es girada, sólo con polarizador; este fenómeno se
denomina pleocroísmo de reflexión.
El color y el pleocroísmo se hacen más patentes en algunos minerales (ejemplo,
la covellita) cuando se observan con aceite, debido a la gran diferencia existente entre
los índices de refracción. En la covellita y para una determinada longitud de onda la Rω
en aceite es mayor que en aire y el color cambia bruscamente de azul a rojo.
Celia
Marcos
Pascua
l