USAC CUNOR CARRERA DE GEOLOGÍA Curso de Mineralogía Óptica 0741 http://geocunor.jimdo.com Por: Juanangel G. Díaz M.
INTRODUCCIÓN Note qué sucede cuando rotamos un cristal en la platina del microscopio: Estos minerales son Anisotrópicos El vidrio y unos pocos minerales permanecen color negro en todas las orientaciones Estos minerales son Isotrópicos La mayoría de los granos, cambian de color en alguna etapa de rotación, volviéndose negros 4 veces en 360
MINERALES ISOTRÓPICOS Aparecen oscuros y permanece oscuros al rotarlos Muestran la misma velocidad de luz en todas direcciones Los enlaces son las mismas en todas direcciones La Onda Normal y la Dirección de Propagación son paralelas Se presenta en minerales isométricos y vidrios volcánicos. INTRODUCCIÓN MINERALES ANISOTRÓPICOS Permiten el paso de luz, si bien son claros, oscurecen en algún punto Diferente velocidades de luz con dirección (doble refracción) Los enlaces difieren con dirección La Onda Normal y Dirección de Propagación no son paralelas. Aplica en sistemas Tetragonales, Hexagonales, Ortorómbicas, Monoclínicas y Triclinicos. Isotrópico Anisotrópico Diferencia estructural entre un mineral Isotrópico y un anisotrópico; n = índice de refracción
INTRODUCCIÓN Por qué los mismos minerales varían considerablemente su aspecto al observarlos con y sin polarizador superior? plagioclasa olivino Microfotografía de cristales vistas en PPL Los Minerales hacen magia!! Microfotografía de cristales vista en XPL Pero note, que algunos minerales hacer mejor magia que otros. (p.e. algunos granos permanecen oscuros, debido a que no pueden reorientar la luz.
INTRODUCCIÓN Las propiedades ópticas que se pueden observar al microscopio petrográfico dependen en gran manera si se observan con Luz Polarizada Plana (PPL) y Luz Polarizada Cruzada (XPL) Color Pleocroísmo Hábito PPL Relieve Clivaje TIPO DE LUZ POLARIZADA Alteración Anisotropía Color de Interferencia XPL Extinción Maclado - Zonamiento Indicatriz Óptica Figura de Interferencia Contrastar la diferencias ópticas mediante los polarizadores permitirá la identificación de los minerales
INTRODUCCIÓN Propiedades minerales que se estudian con el microscopio de polarización *El carácter y el signo óptico con luz reflejada no se observa fácilmente
1. COLOR El Color se observa únicamente en PPL, No es una propiedad inherente, - cambia conforme el tipo de luz e intensidad Resulta de la absorción selectiva de cierta λ de luz (390-760nm) que toman lugar y el color representa la combinación de varias longitudes de onda de luz transmitida a través del mineral. Va desde minerales incoloros (Qz Fd) a minerales coloridos (café: Biotita; Amarillo: Estaurolita; verde: Hornblenda) hbl hbl plg plg Izq. Vista PPL de una sección delgada, Der.: La misma sección, rotada a 90º. Note que la Plagioclasa (Plg) es incolora, la Hornblenda (HbI es pleocroica en tonalidades verde olivo.
1. COLOR El color de un mineral en lámina delgada no presenta tantas variaciones como ser verían macroscópicamente, esto se debe a su espesor de 30 micras, el efecto de las impurezas es mínimo (p.e. el cuarzo rosa, como el ahumado y amatista, se ven incoloros en sección delgada. Incoloro: Cuarzo, Feldespatos, Circón, Apatito, Cloritoide, Calcita, Dolomita, Anhidrita, Baritina, Moscovita Rojizo: Almandino, Piropo, Espesartita, Circón, Rutilo, Esfena, Biotita, Hiperstena. Verdoso: Clorita, Augita, Hiperstena, Horblenda, Glaucófano, Epidota, Biotita, Pumpellita, Olivino, Diópsido La descripción de color la hacemos tomando en cuenta el color principal, la intensidad y la tonalidad (p.e. amarillo claro verdoso), es preferible evitar las comparaciones.
1. COLOR Colores de los Anfíboles de diferente composición en relación a la dirección de vibración principal paralela al eje cristalográfico b. Los granos de anfíbol están orientados de tal forma que ese eje quede alineado con el polarizador inferior. Note que el color intrínseco del mineral está dado por su composición aunque se cataloguen dentro del mismo tipo de inosilicatos Raith 2012.
2. PLEOCROÍSMO El Pleocroísmo resulta cuando las diferentes λ son absorbidas en distintas direcciones cristalográ-ficas. Es necesario rotar la sección delgada en la platina para observarla. Es común en minerales ferromagnesianos (Bt, Am, St). Así tenemos pleocroísmo fuerte (Bt, Gcf) moderado (Clorita, Hb) o débil (Cordierita, Sillimanita). Cristal de Biotita en dos vistas distitnas. La lámina inferior ha sido rotada 90 respecto de la superior. Ambas vistas están en PPL Qué color tiene la biotita en la primera y segunda fotografía?
2. PLEOCROÍSMO Muchos minerales, aunque en sección delgada tengan un color, en lámina delgada pueden ser incoloros. El Pleocroísmo también se denomina Color de absorción, es uno de los criterios más importantes para identificar minerales. Se define como la variación del color en función de la orientación del cristal, respecto al plano de polarización de la luz. Tur Bt Tur Bt Ambas fotos fueron tomadas en la misma posición, no se giró la platina, sólo el polarizador a 90º, indicado por las flechas dobles. La Turmalina (Tur) es incolora, y las Biotitas (Bt) se debe a la orientación del cristal. Vista en PPL. A qué se debe que las biotitas cambien su color aunque estén juntas?
2. PLEOCROÍSMO Ejemplos de Pleocroísmo fuerte: A: Piamontita, B: Glaucofana, C: Safirina, D: Viridina, E: Thulita, F: Yoderita, G: Cloritoide, H: Biotita, I: Biotita rica en Ti, J: Lazurita, K: Egirina-Augita, L: Epidota rica en Fe +3 Raith M, 2012.
3. FORMA Y HÁBITO Se refiere a la forma particular que exhibe un mineral en distintos tipos de roca. De manera que un mineral puede aparecer de forma: Euhedral: Caras bien definidas, reflejan crecimiento sin obstrucciones Subhedral: Caras parcialmente definidas: agregados de granos policrist. Anhedral: Ausencia de caras cristalinas: procesos de disolución/fusión. Arriba: Forma de los cristales según el desarrollo de las caras. Abajo: Forma según el número de dimensiones preferentemente desarrolladas, puede emplearse para definir el hábito.
3. FORMA Y HÁBITO Otro nombres de formas para los minerales Euhedrales son Idiomorfo, para los Subhedrales, Subidiomorfo y Anhedral, Xenomorfo. Se aplican especialmente para los granos de origen ígneo, ya que para los de origen metamórifico se suelen usar los términos Idioblástico, Subidioblástico y Xenoblástico respectivamente. Cristales Euhedrales: Augita en Basalto (arriba) y de Zircón en una Pegmatita (abajo) Cristales Subhedral: Olivino en Basalto (arriba) Hornblenda en Anfibolita (abajo) Granos Anhedrales: Cuarzo en Cuarcita (arriba); Calcita en Mármol (abajo)
3. FORMA Y HÁBITO Hábitos comunes en cristales al microscopio.
3. FORMA Y HÁBITO La cristalización rápida produce cristales con otros tipos de hábitos, p.e. esqueléticos, plumosos, dendríticos o aciculares, los cuales crecen en fundidos de rápido enfriamiento. Otros términos utilizados usados describen la naturaleza cristalina, pero el término hábito se aplica a la asociación de varios granos del mismo mineral. Otras formas comunes en cristales al microscopio: Arriba, de Izq a Der.: Ol Esquelético, Atolones de Gr en Gneis; Kirschsteinita en Escoria. Debajo de Izq-Der.: Esférulas de Obsidiana; Roseta de Anhidrita.
3. FORMA Y HÁBITO Formas euhedrales desarrollados a partir del sistema cristalino de cada mineral y en función de los ejes y el corte de la sección. Forma de las secciones de cristales euhedrales
3. FORMA Y HÁBITO Forma de las secciones de cristales euhedrales
4. RELIEVE El relieve es una medida de la diferencia relativa de n entre una grano mineral y sus alrededores. El relieve se determina visualmente en PPL; Se usa para estimar n (que no puede determinarse en sección delgada y debe ser estimado por comparación con el epoxi) o con minerales índice. El Cuarzo tiene bajo relieve Granate: n = 1.72-1.89 Cuarzo: n = 1.54-1.55 Epoxi: n = 1.54 El Granate tiene alto relieve
4. RELIEVE Si al rotar el nicol inferior, se observa que el relieve cambia, se notará pleocroísmo de relieve, una propiedad común en minerales de alta birrefringencia (min. Carbonatados). Para observar relieves bajos en minerales, es necesario cerrar parcialmente el diafragma. Ambas fotografías son de la misma sección que muestra cristales de calcita en un mármol. La orientación del polarizador se indica por la flecha doble. Presenta relieve de pleocroísmo el cual varía conforme la orientación del polarizador, 50x.
4. RELIEVE Plg Ol Izq.: El olivino (Ol) tiene alto relieve, la Plagioclasa (Plg) tiene bajo relieve, ver recuadro, para IR. Abajo Izq.: Los cristales con IR mayor que el resto se aprecian en relieve sobre el fondo, Cuarzo (Qz). La Distena (Dst) y Granate (Gt) tienen relieves moderados (8x). Der.: El Corindón (Cor), tiene un relieve muy marcado y mayor que el del feldespato (Fd), 8x. Ol: n=1.64-1.88, Plg: n=1.53-1.57, epoxi: n=1.54 Gt Fd Cor Qz
La diferencia en la velocidad de la luz (n) en diferentes materiales causan la refracción, la cual puede llevar a enfocar o desenfocar los bordes de grano relacionados a los cristales que los rodean. 4. RELIEVE Alto relieve (+) Bajo relieve (+) Alto relieve (-) n xtl > n epoxy n xtl = n epoxy n xtl < n epoxy Variación (aproximada) del relieve con el índice de refracción, a valores de n muy bajos el relieve es negativo (muy bajo, bajo o medio).
4. RELIEVE La diferencia en la velocidad de la luz (n) en diferentes materiales causan la refracción, la cual puede llevar a enfocar o desenfocar los bordes de grano relacionados a los cristales que los rodean. Distintos tipos de relieve en función del mineral. Note como el relieve negativo aparenta ser de alto relieve a pesar que su n es más bajo que el medio, esto se debe porque también refracta la luz considerablemente, pero con un patrón inverso a los que tienen alto relieve. Generación de Relieve por refracción de los rayos de luz en el borde del grano. La secuencia de mins de Izq a Der. es: Fluorita, KFd, Ab, Ms, Cz, Gr y Zrn en Qz (n = 1.54-1.55)
LÍNEA DE BECKE: Es una aureola más luminosa que permite comparar los índices de refracción de dos minerales en contacto. Esta línea es un efecto óptico que se produce por acumulación de luz, al desenfocar el grano mineral (alejar el objetivo de la lámina), la cual se desplazará hacia el grano de mayor índice de refracción. 4. RELIEVE Este efecto es debido a que el mineral se comporta como una lente convergente cuando su índice de refracción es mayor que el del medio que le rodea y como una lente divergente en el caso contrario. Se requieren objetivos de aumento mediano (10X) o grande (40X) y una iluminación algo menos intensa que la normal (cerrando parcialmente el diafragma). El comportamiento de la línea de Becke muestra en A que «entra» hacia el mineral (convergente) ya que presenta mayor índice de refracción que el medio, por tanto más relieve; en B la línea de Becke «sale» hacia el medio que presenta más relieve (divergente).
4. RELIEVE ASPEREZA DE SUPERFICIE (Chagrin) Un rano puede presentar superficies con una estructura al microscopio finamente rugosa, lo que se conoce como chagrin (del fr. Que significa cuero granulado). Cuando mayor sea la diferencia de los índices de refracción entre el mineral y la resina epoxi, más pronunciado será el chagrin ya que la proporción de rayos de luz refrejados y dispersados aumenta. Chagrin en relación con el índice de refracción de un mineral. Al igual que la línea de Becke, para distinguirla mejor se requiere cerrar la apertura del diafragma, insertar el lente auxiliar del condensador y objetivos de aumento mediano y grande.
5. CLIVAJE Se observa más fácilmente en con luz polarizada plana, pero también es visible en XPL. En función de esta propiedad, se pueden determina 3 clases de minerales. Alguna literatura al clivaje le da el nombre de EXFOLIACIÓN. Sin Clivaje: Cuarzo, Olivino Clivaje Simple (1 dir): Filosilicatos (001) Clivaje Doble (2 dirs): Inosilicatos (110) y Silicatos de Al (100) Direcciones de clivaje: Biotita (Der abajo), Cianita (Der. Arriba) y note la cantidad direcciones que presenta la Wollastonia (Izq. Abajo)
5. CLIVAJE La calidad del clivaje se puede calificar como perfecta, buena, mediana, mala o ausente. Para ello es conveniente buscar cortes perpendiculares al plano de clivaje, la cual hará se vean nítidas y finas. Nitidez de las trazas de clivaje (arriba) y los tipos (abajo). Raith 2012.
5. CLIVAJE Clivaje doble intersectándose a ~90 Piroxeno Clivaje doble, intersectándose a 60 /120 : Anfíbol 120 60
5. CLIVAJE Puede distinguir el anfíbol y piroxeno en las secciones de abajo? El piroxeno que se muestra en la foto Izq., es un Clinopiroxeno, observe que hay caras cristalinas paralelas a ambas familias de exfoliación, (42x). Ala derecha se muestra cristales de anfíbol, con su exfoliación a 120/60 grados. En los olivinos no se aprecia tan claramente la relación de las caras cristalinas con sus planos de exfoliación, como en los piroxenos.
5. CLIVAJE Existe clivaje en este cristal? En este cristal de Olivino hay fracturas aleatorias, no hay clivaje. A. Fracturas concéntricas por enfriamiento abrupto en Perlita). B. Nefelina con grietas de tensión, C. Piropo con grietas radiales que emanan de inclusiones de coesita transformadas a Cuarzo.
5. CLIVAJE Relación entre la forma del cristal y las diferentes secciones usando como ejemplo un cristal Monoclínico de cpx (Titanoaugita). Luz PPL. Raith 2012 El clivaje por sí solo no es eficaz para determinar un exactamente un mineral.
5. CLIVAJE A: Augita con planos de clivaje {110} forman ángulos de 87 y 93. B: Hornblenda, clivaje {110} forman ángulos de 56 y 124. C: Biotita, clivaje {001}. D: Cianita con clivaje muy bueno {100}. E: Sillimanita con buen clivaje {100}. F: Andalucita, con clivaje bueno {110} se intersectan a ángulo casi recto.
EJERCICIO Acicular Ecuante Hojoso Elongado Relieve Prismático Subidiomorfos Redondeado Tabular Fibroso Euhedral/idiomorfos Anhedral/alotromorfos