Microscopía Optica de Minerales

8/20/2019 Microscopía Optica de Minerales

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A la memoria del Profesor Paul Ramdhor


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Contenido

RESUMEN................................................................................................................................................................................ 1

CAPÍTULO INATURALEZA DE LA LUZ........................................................................................................................................................ 3

CAPÍTULO II

CRISTALOGRAFÍA Y CARACTERÍSTICAS ÓPTICAS DE LOS MINERALES........................................................................ 21

CAPÍTULO IIIESTUDIO CON ILUMINACIÓN ORTOSCÓPICA TRANSMITIDA........................................................................................... 31

CAPÍTULO IVESTUDIO CON ILUMINACIÓN CONOSCÓPICA ................................................................................................................... 49

CAPÍTULO VPROPUESTAS DE INTERVENCIÓN...................................................................................................................................... 59

CAPÍTULO VISISTEMÁTICA PARA LA DETERMINACIÓN DE MINERALES............................................................................................... 73

BIBLIOGRAFÍA........................................................................................................................................................................ 85

ANEXO 1: PROPIEDADES DE LOS MINERALES TRANSPARENTES.................................................................................. 87

ANEXO 2: PROPIEDADES DE LOS MINERALES OPACOS ................................................................................................ 103

ANEXO 3: EL MICROSCOPIO DE POLARIZACIÓN Y SUS PARTES ...................................................................................115


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Figuras

Figura 1.1. Componentes de la radiación electromagnética

Figura 1.2. Espectro de longitudes de onda de la radiación electromagnética

Figura 1.3. Elementos de la onda luminosaFigura 1.4. Representación de luz linealmente polarizada, monocromática y blanca

Figura 1.5. Frente de onda y normal al frente de onda

Figura 1.6. Representación de luz linealmente polarizada y elípticamente polarizada

Figura 1.7. Métodos para obtener luz linealmente polarizada

Figura 1.8. Interferencia de ondas

Figura 1.9. Refracción y reflexión

Figura 1.10. Dispersión de la luz

Figura 1.11. Ley de Snell

Figura 1.12. Ángulo crítico

Figura 1.13. El microscopio compuesto

Figura 1.14. El microscopio de polarización

Figura 1.15. Microscopio de polarización de luz transmitida

Figura 1.16. Microscopio de polarización de luz reflejada

Figura 1.17. Diferencias entre luz ortoscópica e iluminación conoscópica

Figura 1.18. Características de los oculares y objetivos

Figura 1.19. Corrección de objetivos y fuente luminosa

Figura 1.20. Preparación de secciones delgadas y pulidas

Figura 2.1. Desarrollo tridimensional de los minerales

Figura 2.2. Características de los sistemas cristalinos

Figura 2.3. Comparación entre características cristalográficas y ópticas de los minerales

Figura 2.4. Tipos de indicatrices y sus elementos

Figura 2.5. Orientación del corte, forma de los cristales y valores de índices en la sección

Figura 2.6. Orientación del corte y posición sobre la platina

LISTA DE TABLAS E ILUSTRACIONES


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Figura 2.7. Comportamiento de un mineral isótropo en luz transmitida y nícoles cruzadosFigura 2.8. Comportamiento de un mineral anisótropo en luz transmitida y nícoles cruzados

Figura 2.9. Sección delgada de una roca mostrando granos con diferentes cortes

Figura 2.10. Luz linealmente polarizada reflejada sobre una sección de un mineral opaco

Figura 3.1. Métodos para la estimación del índice de refracción

Figura 3.2. Formación de la línea de Becke

Figura 3.3. Determinación del índice de refracción por comparación con aceites de inmersión

Figura 3.4. Refractómetro de Pulfrich

Figura 3.5. Medición del tamaño de grano

Figura 3.6. Formas de los cristales

Figura 3.7. Formas bidimensionales propias de los diferentes sistemas cristalinos

Figura 3.8. Nitidez de las trazas de clivaje y tipos de clivaje

Figura 3.9. Tipos de extinción

Figura 3.10. Tipo de extinción según sistema cristalográfico y orientación del corte

Figura 3.11. Relación entre el color de interferencia y orientación del corte del mineral

Figura 3.12. Relación entre el color de interferencia y el espesor de la sección

Figura 3.13. Relación entre color de interferencia y posición de la muestra sobre la platina

Figura 3.14. Carta de colores de interferencia de Michel-Lévy

Figura 3.15. Compensadores

Figura 3.16. Alternancia de las posiciones de adición y sustracción cada 90º

Figura 3.17. Tipos de elongación

Figura 3.18. Construcción de un esquema de orientación

Figura 3.19. Maclas frecuentes en minerales formadores de rocas

Figura 3.20. Zonamiento de plagioclasas

Figura 3.21. Diferentes grados de alteración en una roca granítica

Figura 4.1. Secuencia de las partes del microscopio de polarización para la observación con luz transmitida con iluminaciónconoscópica

Figura 4.2. Iluminación conoscópica incidiendo en mineral anisótropo

Figura 4.3. Figuras de interferencia uniáxica y biáxica

Figura 4.4. Signo óptico de minerales uniáxicos

Figura 4.5. Determinación del signo óptico de minerales uniáxicos

Figura 4.6. Formación de figuras de interferencia uniáxica (centrada, descentrada y flash)

IV


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Figura 4.7. Figura de interferencia biáxicaFigura 4.8. Determinación del signo óptico de minerales biáxicos

Figura 4.9. Determinación del ángulo 2V

Figura 4.10. Diagramas de orientación del aragonito, omfacita y adularia

Figura 4.11. Platina Universal

Figura 5.1. Sistemas de iluminación vertical en el microscopio de luz reflejada

Figura 5.2. Curvas de dispersión de longitud de onda del rayo incidente vs. reflectancia de diversos minerales

Figura 5.3. Reflectancia en aire de los principales minerales de mena

Figura 5.4. Dureza relativa

Figura 5.5. Microdureza Vickers

Figura 5.6. Tipos geométricos de intercrecimientos de minerales

Figura 5.7. Registro de intercrecimientos

Figura 6.1. Secuencia de pasos para la determinación de especies minerales

Figura 6.2. Esquema de uso de tablas determinativas de Schneiderhöhn y Schouten

Tablas

Tabla 1.1. Características de los objetivos

Tabla 2.1. Propiedades mineralógicas que se estudian con el microscopio de polarización

Tabla 2.2. Principales minerales transparentes

Tabla 2.3. Principales minerales opacos

Tabla 5.1. Algunos minerales distinguibles por su color en luz reflejada

Tabla 5.2. Birreflectancia y pleocroismo de algunos minerales observados en aire y con aceite de inmersión

Tabla 5.3. Algunos ejemplos de minerales anisótropos

Tabla 5.4. Algunos ejemplos de minerales con reflexiones internasTabla 5.5. Minerales de mena más importantes ordenados según su dureza relativa al pulido

Tabla 6.1. Tabla de Michel-Lévy y rangos de birrefrigencia de los principales minerales

Tabla 6.2. Tabla de carácter y signo óptico vs. color

Tabla 6.3. Tabla de signo óptico-relieve-birrefringencia para minerales anisótropos positivos

Tabla 6.4. Tabla de signo óptico-relieve-birrefringencia para minerales anisótropos negativos

Tabla 6.5. Comparación de propiedades de glaucofana, actinolita y tremolita

V


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Boletín N° 1, Serie J - INGEMMET Dirección de Recursos Minerales y Energéticos

La microscopía óptica de minerales es una importante herramientapara investigaciones geológicas de diversa índole. Con su ayudase pueden determinar minerales, describir texturas, identificar tiposde rocas, alteraciones y asociaciones de minerales de mena, entreotras aplicaciones. En el presente trabajo se explican los

fundamentos de la óptica necesarios para comprender elfuncionamiento del microscopio de polarización y se explican lascaracterísticas cristalográficas y ópticas de los minerales, tantotransparentes como opacos, que pueden ser estudiadas bajo elmicroscopio.

El presente trabajo está dividido en seis capítulos en los se explicade manera sistemática las características de la luz y las propiedadesde los minerales determinantes para su identificación. En ellos, lasexplicaciones en texto están profusamente complementadas conilustraciones, las cuales permiten un acceso simplificado alnormalmente difícil terreno de la óptica de polarización y su

interacción con la materia cristalina; adicionalmente hay tres anexoscon abundante material fotográfico.

El capítulo 1 está enfocado principalmente a explicar la naturalezade la luz, para ello se empieza con una breve reseña de la evolución

RESUMEN

de las teorías sobre ésta. El capítulo 2 trata de la naturaleza cristalinade los minerales y de sus características ópticas; se definen a losminerales óptimamente isótropos y anisótropos, y se explica lainterferencia de la luz linealmente polarizada en ellos, tanto en lostransparentes como en los opacos. En los capítulos 3 y 4 se explican

las propiedades de los minerales transparentes que se estudiancon luz linealmente polarizada ortoscópica y conoscópica,respectivamente. El capítulo 5 trata del estudio de minerales opacos;se describen los dispositivos del microscopio para el estudio conluz reflejada y las propiedades físicas y ópticas de los mineralesopacos. El capítulo 6 se ocupa de la sistemática para la determinaciónde minerales transparentes y opacos; se describen las principalestablas y se plantea un ejemplo.

En los anexos 1 y 2 se presenta una amplia colección de fotografíasque ilustran las propiedades de los minerales transparentes yopacos, respectivamente. Finalmente, en el anexo 3 se muestran

fotos de las partes del microscopio de polarización.

El objetivo de este trabajo es proveer a los interesados de unabase teórica sólida que permita el uso óptimo del microscopio depolarización para un adecuado estudio mineralógico.


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2

Este trabajo no hubiera podido ser concluido sin la participacióndel estudiante Richard Osorio y de la Ing. Teresa Velarde, quienesse encargaron de la selección de secciones delgadas y la toma de

AGRADECIMIENTOS

fotografías. También es importante resaltar la participación del Dr.César Cánepa Iannacone, quien revisó y corrigió el borrador. Atodos ellos va mi agradecimiento.


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CAPÍTULO INATURALEZA DE LA LUZ

BREVE HISTORIA DE LAS TEORÍAS SOBRE LA

LUZ

Hasta mediados del siglo XVII fue creencia general que la luzconsistía en una corriente de corpúsculos emitidos por focos

luminosos, como el sol o las llamas, y que aquella se propagabaen línea recta. La luz podía penetrar las sustancias transparentesy se reflejaba en las superficies de los cuerpos opacos. Cuandolos corpúsculos penetraban en el ojo, excitaban el sentido de lavista.

A mediados del siglo XVII había comenzado a progresar la idea deque la propagación de la luz se daba con movimiento ondulatorio.Christian Huygens demostró, en 1670, que las leyes de la reflexióny la refracción podían explicarse basándose en la teoría ondulatoriay que ésta proporcionaba una interpretación sencilla a la doblerefracción, recientemente descubierta. La teoría ondulatoria, sin

embargo, no fue aceptada en ese momento.

Recién en 1827, los experimentos sobre la interferencia, deThomas Young y Agustín Fresnel, y las medidas de la velocidadde la luz en los líquidos, realizadas por Leon Foucault, en fechaalgo posterior, demostraron la existencia de fenómenos ópticospara cuya explicación resultaba inadecuada la teoría corpuscular.

El siguiente gran avance en la teoría de la luz fue el trabajo delfísico escocés James Clerk Maxwell, quien en 1873 demostró queun circuito eléctrico oscilante debía irradiar ondas electromagnéticas.La velocidad de propagación de las ondas, calculada a partir de

medidas puramente eléctricas y magnéticas, resultó ser aproximadamente 3x108 m/seg. Dentro de los límites de los erroresexperimentales, mostraba un resultado igual a la velocidad depropagación de la luz determinada experimentalmente.

Parecía evidente que la luz consistía en ondas electromagnéticasde longitud de onda extremadamente corta. Quince años mástarde del descubrimiento de Maxwell, Heinrich Hertz, utilizando uncircuito oscilante de pequeñas dimensiones, logró producir ondasde corta longitud de indudable origen electromagnético y demostróque poseían las propiedades de las ondas luminosas, ya quepodían ser reflejadas, refractadas, concentradas por un lente,

polarizadas, etc., lo mismo que las ondas luminosas. A finales del

siglo XIX fue aceptada plenamente la teoría electromagnética de laluz de Maxwell y la comprobación experimental de Hertz.

La teoría electromagnética clásica no podía explicar el fenómenode emisión fotoeléctrica, esto es, la expulsión de electrones de un

conductor por la luz que incide sobre su superficie. En 1905,Einstein amplió una idea propuesta cinco años antes por Planck ypostuló que la energía de un haz luminoso, en lugar de estar distribuida por el espacio en los campos eléctrico y magnético deuna onda electromagnética, estaba concentrada en pequeñospaquetes o fotones. Se conservaba un vestigio de la descripciónondulatoria al considerar que el fotón tiene una frecuencia y quesu energía es proporcional a dicha frecuencia. El mecanismo delefecto fotoeléctrico consistía en una emisión de energía de un fotóna un electrón. Los experimentos de Millikan demostraron que laenergía cinética de los fotoelectrones coincidía exactamente con lafórmula pospuesta por Einstein.

Otra confirmación sorprendente de que la luz está formada por fotones es el efecto descubierto por Compton, quien en 1921 logródeterminar el movimiento de un fotón y un electrón antes y despuésde un choque. Encontró que ambas partículas se comportan comocuerpos materiales con energía cinética y cantidad de movimiento,magnitudes que se conservan después del choque. Tanto el efectofotoeléctrico como el efecto Compton parecen exigir una vuelta a lateoría corpuscular de la luz.

El punto de vista actual de los físicos, enfrentados con experimentosaparentemente contradictorios, es aceptar el hecho de que la luz

tiene una doble naturaleza. Los fenómenos de propagación de laluz encuentran su mejor explicación dentro de la teoría ondulatoriaelectromagnética, mientras que la acción mutua entre la luz y lamateria, en procesos de absorción y emisión, es un fenómenocorpuscular. La mecánica cuántica posibilita una relación entreambas teorías.

En resumen, existe una teoría ondulatoria y una teoría corpuscular que explican la naturaleza y las propiedades de la luz. Actualmente,se sabe que la luz tiene un carácter dual onda-partícula. Paraefectos de la mineralogía óptica emplearemos básicamente losconceptos de la teoría ondulatoria, ya que con su ayuda podemos

explicar mejor los fenómenos de refracción, reflexión e interferencia.


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4 Humberto Chirif

EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICOLa radiación electromagnética presenta un componente vectorial

magnético y otro eléctrico; ambos son perpendiculares a la direcciónde propagación y también perpendiculares entre sí (ver figura1.1).

El efecto del vector eléctrico sobre la materia es el que determinaprincipalmente el comportamiento y propiedades de la luz, por ello,para efectos de mineralogía óptica, no tomaremos en cuenta alvector magnético.

Las radiaciones electromagnéticas presentan diferentes longitudesde onda; sólo las comprendidas entre 3900 y 7700λ pueden ser captadas por el ojo humano (luz visible). Según sus longitudes deonda, las radiaciones presentan diferentes características, así por ejemplo, las de menor longitud tienen mayor energía y mayor poder de penetración. Los rangos de variación definen los tiposde emisiones (ver figura 1.2), los cuales son empleados por elhombre para diferentes fines.

El componente eléctrico consta de un fotón que se desplazavibrando perpendicularmente a la dirección de propagación. Sumovimiento vibratorio define una onda cuya longitud (λ) determinael tipo de radiación, mientras que la frecuencia y la amplituddeterminan el color y la intensidad, respectivamente. Su velocidad(V) depende del medio; de esta manera, la velocidad de la luz en

el vacío (c) es igual a 2,9979x10

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m/seg.La frecuencia (f) es el número de longitudes de onda que pasanpor un punto en un segundo (f = V/λ). La frecuencia no dependedel medio. Si un rayo de luz, emitido con una determinada longitudde onda, cambia de medio, su velocidad y su longitud de ondavariarán, pero su frecuencia permanecerá constante (ver figura1.3).

Figura 1.1 Componentes de la radiación electromagnética

Dirección de propagación

Componenteeléctrico

LUZ NATURAL Y LUZ POLARIZADA. LUZBLANCA Y LUZ MONOCROMÁTICA

La luz natural es aquella compuesta por infinidad de rayos quevibran en diferentes planos en todo el espacio, a diferencia dela luz polarizada, que vibra solo de determinadas maneras, seaen planos paralelos o en forma helicoidal. Sus característicasserán expuestas con mayor detalle en el punto 1.4.

La luz blanca (natural o polarizada) es una mezcla de ondascon diversas longitudes de onda que el ojo humano es incapazde separar, por ello, éste percibe una luminosidad sin coloracióndefinida.

La luz monocromática (natural o polarizada) consiste en ondas

de una misma longitud de onda que el ojo humano percibecomo una luminosidad con coloración definida.

En la figura 1.4 se muestran las representaciones de la luznatural y de la linealmente polarizada.

La luz se propaga en forma de muchas ondas con diferentesdirecciones. Considerando sólo las ondas linealmentepolarizadas paralelas que provienen de una única fuente,podemos definir dos nuevos conceptos: frente de ondas y normalde onda.

El frente de onda es la superficie formada por puntos homólogos

de las diferentes ondas, y lanormal de onda es la perpendicular a dicha superficie (ver figura 1.5).

En medios ópticamente isótropos —es decir, medios en los quelas propiedades ópticas son iguales en todas direcciones—, lanormal de onda coincide con la trayectoria, mientras que enmedios anisótropos la normal de onda y la trayectoria formanángulo.


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5 Microscopía Óptica de Minerales

Figura 1.2 Espectro de longitudes de onda de la radiación electromagnética.

A

λ

Dirección de vibración

Dirección de propagación

(La frecuencia determina el color)

Velocidad(depende del medio)

F = Vλ

V1 λ1 V2 λ2

Figura 1.3 Arriba. Elementos de la onda luminosa y su incidencia en el color e intensidad de la luz.

Abajo. Representación de la variación de velocidad de propagación y longitud de onda endiferentes medios.

10 -5

1

10 5

10 10

10 15

3900Å

4450Å4640Å

5000Å

5780Å5920Å

6200Å

7700Å

RAYOS GAMMA

RAYOS X

ULTRAVIOLETA

LUZ VISIBLE

INFRAROJO

ONDAS CORTASDE RADIO

BANDA DE RADIODIFUSIÓN

ONDAS LARGAS DE RADIO

VIOLETA

INDIGO

AZUL

VERDE

AMARILLOANARANJADO

ROJO

(1 Å = 10 -1 0 m)(1λ = 10-10 m)

7700λ

6200λ

5780λ5920λ

4640λ

4450λ

3900λ

5000λ


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6 Humberto Chirif

Rayo de luz linealmente polarizada Haz de luz linealente-polarizada

Haz de luz natural Frente de onda

Figura 1.4 Representación de luz linealmente polarizada, monocromática y blanca.

Figura 1.5 Frente de onda y normal al frente de onda.En medios isótropos la normal coincide con la trayectoria;mientras que en medios anisótropos la normal de onda y la trayectoria forman un ángulo.

POLARIZACIÓNLa luz natural es aquella en que la radiación vibra en todos losplanos perpendiculares a la trayectoria. La luz cuyas vibracionesestán restringidas a determinadas direcciones en el espacio sedenomina luz polarizada. Existen tres tipos de polarización: lineal,circular y elíptica. En la luz linealmente polarizada el fotón sedesplaza vibrando perpendicularmente a la trayectoria ydescribiendo una onda contenida en un plano. En el caso de la luzelípticamente polarizada el fotón avanza describiendo una héliceen torno a la trayectoria (ver figura 1.6). La polarización circular esun caso especial de la elíptica.

A los materiales que convierten la luz blanca en luz linealmentepolarizada se les denomina polarizadores. A la luz que emerge delos polarizadores se le ha hecho vibrar paralelamente a unadirección particular conocida como dirección privilegiada delpolarizador . Se puede obtener luz linealmente polarizadaprincipalmente por doble refracción y por absorción (ver figura1.7).

El método de doble refracción consiste en hacer pasar un haz deluz natural por un cristal de calcita de la variedad espato de Islandia

previa y adecuadamente cortado y vuelto a pegar con bálsamo deCanadá. Dentro del cristal de calcita la luz se descompone en dos


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rayos linealmente polarizados, uno que sigue con la trayectoriainicial (rayo ordinario) y otro que cambia su trayectoria (rayoextraordinario). El rayo extraordinario se refleja en la capa debálsamo y se pierde, mientras que el otro rayo linealmentepolarizado atraviesa la capa de bálsamo sin desviarse saliendodel cristal de calcita como luz linealmente polarizada.

El método de absorción consiste en hacer incidir un haz de luzblanca en un «enrejado paralelo muy fino» (cristales fibrosos,rectos y paralelos) por donde sólo podrán pasar los rayos quevibran en la dirección del enrejado. Este tipo de polarizadoresconsiste en cristales de turmalina, láminas polaroid o cristales

orgánicos en acetato.Los polarizadores de calcita son los de mejor calidad; sin embargo,los más utilizados en microscopía son los de absorción de origenorgánico, a pesar que se despolarizan con el tiempo o con un trato

inadecuado.

INTERFERENCIA ENTRE ONDAS LUMINOSAS

Cuando dos ondas de la misma longitud de onda pero de diferenteintensidad vibran en el mismo plano y se propagan en la mismadirección se produce el fenómeno de interferencia, es decir, deambas ondas se forma una resultante (ver figura 1.8). Si oscilanacompasadamente (igualdad fásica) la amplitud de la resultante

Figura 1.6 Representación de luz linealmente polarizada y elípticamente polarizada.

Figura 1.7 Métodos para obtener luz linealmente polarizada.

será igual a la suma de las amplitudes de las componentes(interferencia constructiva).

Por el contrario, si las dos oscilaciones actúan exactamente demanera opuesta (retardo de 1/2λ, 3/2 λ, etc.) coincidiendo lossenos y las crestas de las ondas, se origina extinción de aquellas(interferencia destructiva).

Cuando el desplazamiento fásico no corresponda a una ni medialongitud de onda, la oscilación resultante podrá ser mayor, igual omenor que las componentes.

REFRACCIÓN Y REFLEXIÓNRefracción es el fenómeno por el cual un rayo de luz cambia sudirección de propagación al pasar oblicuamente de un medio aotro. Reflexión es el fenómeno por el cual un rayo de luz cambia sudirección de propagación al incidir sobre una superficie deseparación de dos medios sin poder atravesarla.

Los rayos incidente, reflejado y refractado discurren en el mismoplano. Los ángulos de incidencia (i), de reflexión (R) y de refracción(r) se definen como los ángulos entre la normal a la interfase y losrayos incidente, reflejado y refractado respectivamente (ver figura1.9). El ángulo de reflexión (R) será siempre igual al de incidencia(i), el ángulo de refracción es función de la diferencia de índices derefracción entre los dos medios.


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8 Humberto Chirif

1/2 λ

∆

Figura 1.8 Representación de dos ondas que interfieren (dibujadas con color negro y azul) y la resultante (rojo). En la parte superior serepresenta una interferencia constructiva. En la parte central una interferencia totalmente destructiva generada por dos ondasde la misma longitud desfasadas en media longitud de onda. En la parte inferior se representa la interferencia de dos ondasdesfasadas una distancia diferente a n/2 longitudes de onda (n entero).

N

i R

R i R R

r

R r

Figura 1.9 Rayo incidente (Ri), reflejado (Rl) y refractado (Rr) y sus respectivos ángulos con la normal: Ángulo de incidencia(i), de reflexión (l) y de refracción (r).


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DISPERSIÓNDispersión es el fenómeno por el cual un haz de luz blanca se

separa en sus colores componentes al atravesar un medio demayor índice de refracción (ver figura 1.10).

El grado de separación angular entre dos rayos luminosos de doslongitudes de onda diferentes depende de las diferencias entre losdos índices de refracción para esas longitudes de onda.

La diferencia entre los índices en una sustancia para los rayos conλ = 4861λ (azul, línea F de Fraunhofer) yλ = 6563λ (rojo, líneaC de Fraunhofer) se conoce como coeficiente de dispersión. Estecoeficiente tiene un valor característico para cada material.

ABSORCIÓN DE LA LUZ Y COLOR DETRANSMISIÓN Absorción luminosa es la pérdida de la intensidad de luz al pasar a través algún medio material. Esta pérdida se debe a que partede la energía luminosa se transforma en calorífica durante el paso.El grado de absorción de la luz depende considerablemente delespesor del material. El debilitamiento de la energía sigue la ley deLambert:

Figura 1.10 Dispersión de un rayo luminoso al atravesar un medio de índice de refracción mayor a uno. El coeficiente de

dispersión (separación angular entre los rayos rojo y violeta refractados) depende del valor del índice de refraccióndel material del prisma.

I = I0 . e-4πkd/λ0

donde I es la intensidad de la luz a una distancia «d» de recorrido

dentro del material desde la superficie de incidencia, Ι0 es la

intensidad inicial, k es el coeficiente de absorción yλ0la longitud de

onda de la luz en el vacío.

La absorción luminosa es más acentuada en algunos medios queen otros. Muchas sustancias poseen una absorción general paratodas las longitudes de onda de la luz visible; otros muestranabsorción selectiva o específica, donde determinados rangos delongitudes de onda son absorbidos más marcadamente. El vidrioazul de una ventana, por ejemplo, absorbe con preferencia laslongitudes de onda rojas de la luz solar incidente, mientras que laluz azul del espectro solar es transmitida (color de transmisión).

En los cristales se dice que el color es idiocromático si se producepor una absorción selectiva del mismo mineral y alocromático si esel resultado de la absorción selectiva de la luz por pequeñas

impurezas dispersas dentro del mineral.

CUERPOS TRANSPARENTES, TRANSLÚCIDOSY OPACOSEn mineralogía microscópica se consideran cuerpos transparentesy translúcidos a aquellos que con un espesor de 30 µm dejanpasar la luz. En ellos el coeficiente de absorción es bajo (k < 10-4

en los transparentes y k ≈ 10-4 en los translúcidos), el índice derefracción es bajo (n entre 1,4 y 2,4) y la reflectancia es baja(


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10 Humberto Chirif

Minerales o cuerpos opacos son aquellos que con un espesor de30µm no dejan pasar luz. En ellos la absorción es alta (k entre 10-4

y 10-1

), el índice de refracción es por lo general mayor a 2,4 y lareflectancia es alta. En el estudio microscópico de minerales opacosla reflectancia es una propiedad muy importante.

ÍNDICE DE REFRACCIÓN Y LEY DE SNELLEl índice de refracción se define como la relación entre la velocidadde la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el mediocorrespondiente (n = Vv / V).

Para fines de la mineralogía óptica se considera la velocidad de laluz en el aire igual a la de la luz en el vacío, en consecuencia elíndice de refracción del vacío es igual a 1 y de cualquier otro medio

es mayor que 1.Los medios isótropos presentan un único valor del índice derefracción, mientras que los medios anisótropos presentan índicesdiferentes en diferentes direcciones. La mayoría de mineralesformadores de rocas presentan índices de refracción entre 1,4 y2,2.

La diferencia de índices de refracción de dos medios es la causaque un rayo que pasa de un medio a otro se desvíe; así, al pasar a un medio de mayor índice de refracción el rayo refractado seacerca a la normal a la interfase y al pasar a un medio de menor índice de refracción se aleja de la normal.

En 1621 Willebrord van Roijen Snell determinó la relación entre latrayectoria del rayo incidente y la del rayo refractado, la cual esconocida como Ley de Snell, cuyo enunciado es n

i Senθ

i = n

r Sen

θr (ver figura 1.11).

Figura 1.11 Ley de Snell. Relación entre índices y ángulos de refracción.

Cuando la luz pasa de un medio de mayor a otro de menor índicede refracción, el rayo refractado se aleja de la normal. Llamamos

ángulo crítico al ángulo de incidencia que origina un ángulo derefracción de 90°. Rayos incidentes con ángulo mayor al ángulocrítico sufrirán reflexión total (ver figura 1.12).

REFLECTANCIA DE LUZ MONOCROMÁTICALINEALMENTE POLARIZADALa reflectancia o poder de reflexión de un mineral está dado por larelación entre la intensidad de la luz reflejada y la intensidad de laluz incidente:

R = 100 (Il/I

0) %

En muchos casos resulta difícil estimar la reflectancia abstrayéndola

del concepto de color.

En microscopía de minerales absorbentes (opacos) el rayo sueleincidir perpendicularmente a la superficie pulida del mineral. Elángulo de incidencia es cero.

La ecuación de Fresnel relaciona la reflectancia con el índice derefracción. Tratándose de minerales isótropos no absorbentes(translúcidos) esta ecuación es:

R λ =(nλ - noλ)

2

(nλ + noλ)2

donde Rλ , nλ y noλ representan los valores de la reflectancia, elíndice de refracción del mineral y el índice de refracción del mediode inmersión, ambos para un determinado valorλ de longitud deonda del rayo incidente. Si el medio es el aire n

oλ se considera

igual a 1.

N

θi

R i

ni

θr

R r

nr

ni Sen θi = nr Sen θr

ni nr = Índices de refracción

θi θr = Ángulos de incidenciay de refracción

N = Normal a la interfase

= Índices de refracción

= Angulos de incidencia y de refracción

Normal a la interfase


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Nr =1,0

Ni = 2,0

123

4 4

3

2

1

i4 i3i2

i1

r 3

r 2r 1

l4 = i4

i r =ArcSen (2,0 Sen i)25º 57º41 2̀4̀ `

26º 61º15 0̀0̀ `

27º 65º13 1̀2̀ `

28º 69º52 1̀2̀ `

29º 75º50 2̀4̀ `

30º 90º

31º Reflex.Total

32º Reflex.Total

33º Reflex.Total

03º34`

03º58`

04º39`

05º58`

14º10`

Figur a 1.12 Ángulo crítico. Los rayos incidentes de luz linealmente polarizada discurren en un medio de mayor índice derefracción. Los rayos 1 y 2 inciden con ángulos inferiores al ángulo crítico y en consecuencia cruzan la interfase yse refractan. El rayo 3 incide con ángulo crítico, pues se refracta con un ángulo de 90º. El rayo 4 incide con ángulosuperior al ángulo crítico y por ende sufre reflexión total. A modo de ejemplo notamos en la tabla, que conforme seincrementa el ángulo de incidencia en un grado acercándose al valor del ángulo crítico, el ángulo de refracciónaumenta cada vez más.

R λ =(n

λ - noλ)

2 + k λ2

(nλ + noλ)2 + k λ

2

Para el caso de minerales isótropos absorbentes, la ecuación

considera al coeficiente de absorción kl (ecuación de Beer):

Para medios anisótropos es necesario considerar los dos valoresde índices de refracción y los dos valores del coeficiente de absorcióndel mineral en la superficie pulida, además de los ángulos entre elplano de vibración de la luz incidente y las direcciones privilegiadasde vibración del mineral en la superficie pulida:

EL MICROSCOPIO DE POLARIZACIÓNCuando un objeto se encuentra a una distancia ligeramente mayor

a la focal genera a través de un lente biconvexo una imagen real,invertida y más grande. Y si se coloca por encima de dicha imagen-

objeto y a una distancia menor a la focal a un segundo lente

biconvexo, la primera imagen será el objeto del segundo lente elcual generará una imagen virtual, invertida y mucho más grande.Esta combinación de lentes no es otra cosa que un microscopiocompuesto (ver figura 1.13).

El microscopio de polarización es un microscopio compuesto alque se le ha provisto de dos polarizadores y una platina giratoria.El primer polarizador se ubica antes de la muestra, para de estaforma estudiar los objetos con luz linealmente polarizada. La platinagiratoria permite girar a la muestra y de esta forma la dirección devibración de la luz linealmente polarizada incide en la muestra condiferentes orientaciones. El polarizador (analizador) superior se

ubica entre la muestra y el ocular permitiendo analizar si el mineralestudiado es capaz de hacer variar la dirección de la luz linealmentepolarizada incidente (ver figura 1.14). Los microscopios depolarización presentan un sistema de luz transmitida para el estudiode minerales transparentes y otros de luz reflejada para estudio deminerales opacos. A los equipos provistos sólo de sistema de luztransmitida comúnmente se les denominan microscopiospetrográficos, puesto que sirven para el estudio de mineralesformadores de rocas, y a los equipos provistos de ambos sistemasse les denomina microscopios universales.

En las figuras 1.15 y 1.16 se representan las partes de los

microscopios de luz transmitida y de luz reflejada y a continuaciónse explica brevemente las características de cada parte.

R λ =(n1λ - noλ)2 + k 1λ2 Cos2φ1λ(n1λ + noλ)

2 + k 1λ2

(n2λ - noλ)2 + k 2λ

2

Cos2φ2λ(n2λ + noλ)2 + k 2λ

2

+


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12 Humberto Chirif

Figura 1.13 Esquema del microscopio compuesto: El objetode estudio ubicado debajo del lente objetivo a una

distancia mayor a la focal genera la imagen 1 (real,inversa y más grande), la cual constituye el objeto(objeto 2) del lente ocular, que se ubica por encimaa una distancia menor a su distancia focal, generan-do una imagen final virtual, normal y mucho másgrande.

Figura 1.14 Esquema del microscopio de polarización:Se trata de un microcopio compuesto provisto

de dos polarizadores, uno inferior ubicadodebajo de la platina y que permite estudiar alos minerales con luz linealmente polarizada,y otro superior, ubicado entre el objetivo y elocular y que permite analizar el efecto de laluz linealmente polarizada sobre el mineralestudiado.

Base

Los microscopios de polarización de luz transmitida tienen la fuenteluminosa en la base, donde además se ubican el vidrio mate, unespejo o prisma para desviar los rayos hacia arriba verticalmente,

el diafragma de campo luminoso y el filtro azul. La fuente luminosaemite luz blanca y su intensidad puede ser regulada. El vidrio matepermite que pase la luz sin dejar pasar la imagen del filamento dela lámpara; la luz sale de toda la superficie del vidrio en formahomogénea, como luz natural, es decir que sus rayos componentesno están polarizados.

El prisma o espejo de la base en algunos modelos de microscopioes ligeramente movible de tal manera que se pueda regular eldireccionamiento del haz haciéndolo coincidir lo mejor posible conel eje del microscopio.

El diafragma de campo luminoso restringe la cantidad de luz que

va a pasar y permite así centrar el haz con el eje del microscopio.

El filtro azul, último componente de la base, da al haz de luz blancauna apariencia de luz de día.

Conjunto subplatina

El conjunto subplatina está conformado por el condensador debajo poder, el polarizador, el diafragma de apertura y elcondensador de alto poder. Los condensadores son lentesconvergentes que acercan a los rayos para que la cantidad de luzse conserve sin iluminar sus paredes internas.

El condensador de bajo poder genera luz ortoscópica y el de altopoder, en conjunción con un objetivo de alto poder, genera luzconoscópica; es decir, rayos que viajan convergentemente haciaun punto formando así un cono de luz (ver figura 1.17).

El diafragma de apertura impide el paso de los rayos externos delhaz permitiendo aislar detalles pequeños de la muestra sin cambiar

de objetivo.


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OCULAR

LENTE AMICCI-BERTRAND

ANALIZADOR

CAVIDAD PARACOMPENSADORES

OBJETIVO

PLATINA

CONDESADOR DE ALTO PODER

DIAFRAGMADE APERTURA

POLARIZADOR

CONDENSADOR DE BAJO PODER

MUESTRA

FILTRO AZUL DIAFRAGMADE CAMPO

VIDRIOMATE

LÁMPARA DELUZ TRANSMITIDA

BASE

TORNILLODE ENNFOQUE

TORNILLO DELCONJUNTO

SUBPLATINA

ESTATIVO

Figura 1.15 Microscopio de polarización de luz transmitida.

ESPEJOSEMIREFLECTOR

TORNILLODE ENFOQUE

ESTATIVO

POLARIZADOR

LÁMPARA

VIDRIO MATE

FILTROAZUL

CONDENSADOR

DIAFRAGMADECAMPO

DIAFRAGMADE APERTURA

TUBO ILUMINADOR DE LUZ REFLEJADA

(TUBO EPI-ILUMINADOR)

OCULAR

LENTEAMICCI-BERTRAND

ANALIZADOR

CAVIDAD PARACOMPENSADORES

OBJETIVO

PLATINA

MUESTRA

Figura 1.16 Microscopio de polarización de luz reflejada.


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14 Humberto Chirif

Figura 1.17 Diferencias entre luz ortoscópica y luz conoscópica.

Platina

La platina (superficie sobre la que se coloca la muestra) es giratoriaen los microscopios de polarización, lo cual permite que losminerales sean estudiados en diferentes orientaciones respectode sus direcciones privilegiadas de vibración.

Objetivos

Por encima de la platina se ubica el objetivo o el sistema revólver que sujeta a varios objetivos. Los objetivos tienen por funciónproducir una imagen nítida y clara, la cual se convertirá luego enel objeto del lente ocular. Consta de un cilindro en cuya parte

LUZ CONOSCÓPICA(Haz de rayos cónico con el

vértice enfocado en la muestra)

Para estudio de figuras de interferencia

LUZ ORTOSCÓPICA(Haz de rayos paralelos)

Para observación de característicasde una superficie

Lente Bertrand fuera de secuencia Lente Bertrand en secuencia (o retirar ocular) Nícoles cruzados

Objetivo de alto poder (40X) bien centradoCondensador de alto poder Compensadores (para ver el signo óptico)

Luz Ortoscópica Luz Conoscópica


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inferior se encuentra engastado el lente objetivo y en la partesuperior presenta una rosca para sujetarlo al sistema revolver.

En la superficie del cilindro se encuentran gravadas suscaracterísticas (ver figura 1.18), las cuales se resumen en lossiguientes conceptos:

AI = Amplificación Inicial o amplificación del objetivo. Existenobjetivos de baja amplificación (3,2X a 5X),amplificación media (10X, 20X), amplificación alta (40X,45X) y muy alta (100X)

AA= Apertura Angular.- Es el ángulo entre los rayos másdivergentes que llegan al lente objetivo desde el puntocentral de la muestra.

NA= Apertura numérica = n Senµ , donde n es el índicede refracción del medio (aceite o aire) y, µ es iguala la mitad de la apertura numérica.

Largo del tubo vertical (distancia entre la parte inferior del tambor objetivo y la superior del ocular). Mayormente es de160 mm en los microscopios de luz transmitida, y 210mm en los de luz reflejada.

Correcciones.- Se refiere a si el objetivo puede ser usado paraobservación de muestras con cubreobjeto o sincubreobjeto. Si se indica «0,17» significa que dichoobjetivo se puede utilizar para estudio de secciones

delgadas (0,17 mm es el espesor del cubreobjeto). Sise indica «0» es un objetivo que puede ser usadoindistintamente para secciones con o sincubreobjeto.

Otros conceptos importantes relacionados a los objetivos son lossiguientes:

Distancia libre de trabajo (DLT).- Distancia entre la parte más baja

del objetivo (que en muchos casos es un anilloprotector de metal) y la parte más alta del objeto.

Profundidad de enfoque (PE).- Distancia entre el límite superior einferior enfocado. Es una función inversa de laapertura numérica. A mayor apertura numérica, menor profundidad de enfoque (ver figura 1.18).

Límite de resolución.- Distancia mínima entre líneas que puedenser separadas (reconocidas) por cada objetivo.

Cavidad para compensadores

Es una cavidad larga ubicada entre el objetivo y el analizador conorientación diagonal (45º) con respecto a las direccionesprivilegiadas del polarizador y analizador. Su función y la de los

compensadores se ven en el capítulo 3.

Analizador (o polarizador superior)

Es un polarizador cuya dirección de polarización es perpendicular a la del primer polarizador. Sirve para determinar una serie depropiedades (punto 3.2), principalmente analiza si el mineralestudiado origina algún cambio en la dirección de vibración de laluz linealmente polarizada incidente.

Lente Amicci-Bertrand

El lente Amicci-Bertrand, que es un lente biconvexo asimétrico y

de alto poder de amplificación, se utiliza en combinación con elcondensador de alto poder y un objetivo de gran aumento, paraobtener luz conoscópica para la observación de figuras deinterferencia (capítulo 4).

Tubo epi-iluminador

Se emplea exclusivamente para el estudio de minerales opacos(luz reflejada). Es un tubo que según los modelos de microscopios

Tabla 1.1Características de los objetivos. Relación numérica entre apertura angular,

apertura numérica, distancia libre de trabajo, profundidad de enfoque cantidad delíneas que pueden ser reconocidas y límite de resolución para objetivos de

diferentes amplificaciones iniciales

AI AA NA DLT PE


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se debe instalar o está permanentemente instalado. Consta,análogamente a la base y conjunto subplatina del microscopio deluz transmitida, de una fuente luminosa, vidrio mate, filtro azul,condensador de bajo poder, diafragma de campo, diafragma deapertura y polarizador. Además, y a diferencia del caso de luztransmitida, presenta un sistema de iluminación vertical (espejosemireflector entre otros tipos) que desvía la iluminación haciaabajo, es decir hacia la muestra. En el capítulo 6 se describe conmas detalle el sistema de iluminación para luz reflejada.

Oculares

El lente ocular es el que aumenta la imagen producida por el obje-

Figur a 1.18 Características de los oculares (arriba) y objetivos (centro). En la parte inferior se representa la distancia librede trabajo (DLT) y profundidad de enfoque (PE) para un objetivo con poder de amplificación bajo (izquierda) yalto (derecha).

objetivo y genera la amplificación total (amplificación del ocular por la del objetivo). El ocular se encuentra engastado en un cilindroque encaja en la parte superior del tubo vertical. El lente ocular mismo se ubica en la parte superior del cilindro, en un sistema quepermite moverlo ligeramente en forma vertical para que cadaobservador enfoque según su medida de vista.

Existen oculares de baja amplificación (5X a 6X), amplificaciónmedia (10X, 12X) y amplificación alta (16X). En la parte media delcilindro, aproximadamente donde se forma la imagen del objetivo,se encuentran engastados dos hilos perpendiculares que sirven

para dividir el campo visual en cuatro cuadrantes.


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CORRECCIONES AL MICROSCOPIO DEPOLARIZACIÓN

Con el uso del microscopio algunas de sus partes se aflojan ydescentran y por ello es necesario regularmente hacer ciertascorrecciones, siendo las principales el centrado de objetivos,centrado de fuente luminosa y la corrección de perpendicularidadentre polarizador y analizador.

Corrección de objetivos descentrados

Cuando el eje del objetivo no coincide exactamente con el eje delmicroscopio decimos que el objetivo se encuentra descentrado. Algirar la platina veremos que el objeto ubicado en el centro delcampo visual no gira sobre su propio eje sino que sale del centro

y hace una órbita circular. Si el objetivo está muy descentrado laórbita sale del campo visual. Si la órbita tiene forma de «e» esporque además del objetivo, la platina también está descentrada,para lo cual se requiere la intervención de un técnico especialistaen mantenimiento de microscopios.

Para corregir objetivos descentrados se empieza con el de menor aumento procediendo de la siguiente manera (ver figura 1.19):

1) Enfocar una sección delgada y ubicar algún detalle puntualen el cruce de los retículos.

2) Girar la platina hasta que el detalle esté lo más alejado

posible del cruce reticular.3) Con ayuda de los tornillos para centrar objetivos, mover el

detalle hasta la mitad de su distancia con el cruce reticular

4) A mano llevar el detalle hasta el cruce de los retículos.

5) Girar la platina y si el objetivo aun no está centrado volver al paso 1.

Corrección de fuente luminosa

Cuando el eje del haz de luz transmitida no coincide con el delmicroscopio decimos que la fuente luminosa está descentrada.

El campo visual no se ve homogéneamente iluminado y losminerales presentan sombras hacia un lado. Para corregir ello seprocede de la siguiente manera (ver figura 1.19):

1) Colocar el objetivo de menor aumento correctamentecentrado.

2) Retirar el filtro azul, vidrio mate, polarizador y condensador de alto poder.

3) Cerrar diafragmas de apertura y de campo luminoso.

4) Ver la proyección del filamento de la fuente luminosa en el

diafragma de apertura y centrar moviendo la fuente

luminosa o el prisma de la base o el conjunto subplatina,según el modelo del microscpio.

5) Enfocar una sección delgada y retirarla.

6) Centrar el punto luminoso con los tornillos moleteados delconjunto subplatina, o del prisma de la base, según elmodelo del microscopio.

7) Abrir diafragma de campo luminoso hasta que el polígonoquede circunscrito al campo visual.

8) Colocar filtro azul, vidrio mate y sección delgada.

9) Graduar diafragma de apertura e intensidad.

Corrección de perpendicularidad de

polarizadores

Cuando la dirección privilegiada del polarizador y la del analizador no son perfectamente perpendiculares, las observaciones entrenícoles cruzados no serán las correctas (los minerales isótroposno se ven oscuros y los anisótropos presentan colores diferentesa los correspondientes a su birrefringencia).

Para corregir ello se procede de la siguiente manera:

1) Enfocar una sección delgada y ubicar algún medio isótropo(vidrio, bálsamo) o retirar la sección.

2) Colocar el analizador en secuencia (nícoles cruzados).No debe pasar luz.

3) Si pasa luz entonces girar el polarizador hasta conseguir

la oscuridad.

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA (SECCIONESDELGADAS Y PULIDAS)El microscopio de polarización requiere de una preparaciónadecuada de la muestra que empieza con una rigurosa selecciónde la zona a estudiar; esto puede ser una venilla, una capa, lamasa fundamental de una roca, etc. Si el objetivo es estudiar

minerales transparentes se debe preparar una sección delgada ysi se quiere estudiar minerales opacos se preparará una secciónpulida.

En la figura 1.20 se representa el proceso de preparación desecciones delgadas o pulidas.

Si la muestra es deleznable o muy delicada, será recomendableimpregnarla con resina o bálsamo de Canadá al vacío, con lo cualla muestra adquiere mayor cohesión. Luego se realiza el corte dela porción seleccionada. Si se trata de una sección delgada sedeberán realizar dos cortes paralelos con una separación de

aproximadamente 1 mm, pulir una cara y pegarla sobre una lámina


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Figura 1.19 Esquema de la corrección de objetivos descentrados (arriba) y de fuente luminosa descentrada (abajo).

porta objeto. Si se desea preparar una sección pulida, el trozocortado se engastará en una briqueta de resina epoxy u otroproducto similar.

Luego las muestras se desgastarán sobre superficies de pulidocon abrasivos cada vez más finos empezando con carburundum y

culminando con alúminas o, mejor aún, con polvo fino de diamante.

Con cada abrasivo se trabajará hasta que desaparezcan las

irregularidades obtenidas con el abrasivo anterior. En el caso de

las secciones delgadas se deberá obtener un espesor de 30µm,

lo cual se comprueba con la coloración del cuarzo visto entre

nícoles cruzados. Finalmente la sección delgada deberá ser cubierta

con una lámina cubre objeto.

CORRECCIÓN DE FUENTE LUMINOSA DESCENTRADA

(1) (2) (3)

(4) (5)

CORRECCIÓN DE OBJETIVOS DESCENTRADOS

Corrección de Fuente Luminosa Descentrada

Corrección de Objetivos Descentrados


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Figura 1.20 Preparación de secciones delgadas y secciones pulidas.

ABRASIVOS:CarburundumAlúminaPolvode diamante

LUBRICANTES:Agua

AlcoholAceites

SUPERFICIEDE PULIDO:

VidrioPlomoPlásticoHierro fundido

Seccióndelgada

Sección pulida Abrasivos:

Lubricantes: Superficie dePulido:


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CAPÍTULO IICRISTALOGRAFÍA Y CARACTERÍSTICAS ÓPTICAS

DE LOS MINERALES

GENERALIDADES SOBRE LOS MINERALESLos minerales son compuestos naturales, inorgánicos, sólidos, concomposición química más o menos definida, propiedades físico-químicas relativamente constantes y estructura interna característica.

Tomemos el ejemplo de la pirita, que es un mineral del grupo de lossulfuros de fórmula general FeS

2. Sus elementos constituyentes

presentan un ordenamiento cristalino único (isométrico, diploidal2/m3) que resulta característico de esa y solo de esa especie. Sinembargo, en la composición química pueden haber pequeñasmodificaciones producidas por sustituciones de níquel o cobaltopor el hierro, las cuales no influyen en el arreglo cristalino, pero síen sus propiedades (por ejemplo, con el incremento de níqueldisminuye ligeramente la dureza del mineral y éste adquiere unatonalidad tenuemente rosácea).

Los minerales se forman por ordenamiento de elementos condisposiciones tridimensionales específicas y repetición de la moléculaelemental a distancias específicas en direcciones específicas. Elloobedece a clases de simetría de los sistemas cristalinos, de talmanera que cada especie mineral presenta una estructura internapropia, la cual se puede manifestar o no en formas externas. Eldesarrollo de estas formas depende del ambiente de formación.En la figura 2.1 se representa el desarrollo de un cristal.

Así, por ejemplo, el mineral pirita puede presentarse en la naturalezacon diversas formas externas; en algunos casos, cristales con

formas de pentadodecaedros, de octaedros, de cubos ocombinaciones de estas formas, y en cada caso con diferentescalidades de desarrollo de éstas (a veces en cristales bien formados

y otras con aristas redondeadas o hasta totalmente anhedrales,sin caras planas). El desarrollo de las formas externas dependeráde las condiciones de formación en el yacimiento, tales comodisponibilidad de espacio, velocidad de variación de la presión ola temperatura, entre otras. Pero absolutamente en todos los casos,todos los cristales de pirita que se formen tendrán siempre el mismoordenamiento cristalino (isométrico, diploidal 2/m3), de lo contrarioya no sería pirita y estaríamos hablando de una transformación deuna especie en otra.

CARACTERÍSTICAS CRISTALOGRÁFICAS Y

ÓPTICAS DE LOS MINERALES. INDICATRICESÓPTICAS

Las características cristalográficas más generales de un mineralson los periodos con que se repite la partícula elemental o embrióndel cristal y los ángulos entre las direcciones de repetición, lo cualdefine a los sistemas cristalinos (figura 2.2). Según dichascaracterísticas podemos reconocer tres grupos de minerales:

a) Minerales cuyas direcciones de repetición son ortogonalesentre sí, y los periodos de igual magnitud (sistema cúbico).

b) Minerales con periodos de repetición de igual magnitud

a

b

c

αβ

γ

Molécula Retículo Cristal

Figura 2.1 Desarrollo tridimensional de los minerales. Existiendo la disponibilidad química y las condiciones físicas apropiadas, los

elementos se unen ordenadamente formando un arreglo cristalográfico característico. El desarrollo de las caras externasdepende de las condiciones físicas particulares del yacimiento.


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Figura 2.2 Características de los sistemas cristalinos.

Clases de SimetríaCaracterísticasSistema

HexaquisoctaédricaGiroídicaHexaquistetraédricaDiploédricaTetratoídica

Bipiramidal tetragonalTrapezoédrica tetragonalPiramidal ditetragonalEscalenoédrica tetragonalPiramidal tetragonalBiesfenoídica tetragonal

Bipiramidal dihexagonalTrapezoédrica hexagonalPiramidal dihexagonalBipiramidal ditrigonalBipiramidal hexagonalPiramidal hexagonalBipiramidal trigonal

Escalenoédrica hTrapezoédrica trigonalPiramidal ditrigonalRomboédrica

Piramidal trigonal

exagonal

Bipiramidal rómbicaBiesfenoídica rómbicaPiramidal rómbica

PrismáticaEsfenoídica

Domática

PinacoidalPedial

Cúbico

Hexagonal

Trigonal

Rómbico

Monoclínico

Triclínico

Tetragonal


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en direcciones coplanares y un periodo diferente en otradirección (sistemas tetragonal, hexagonal y trigonal).

c) Minerales con periodos de repetición diferentes en cadadirección (sistemas rómbico, monoclínico y triclínico).

Análogamente, los minerales presentan índices ópticos (de refraccióno de reflexión, según sea el caso de minerales transparentes uopacos) en tres diferentes direcciones siempre ortogonales entresí (conocidas comodirecciones privilegiadas).

El modelo que representa las características ópticas de un mineral(variación de la magnitud de los índices según la dirección) esconocido como «indicatriz óptica». Según las características ópticasy —por ende— la morfología de las indicatrices, se puedenreconocer tres grupos de minerales:

a) Minerales que presentan el mismo valor de índice encualquier dirección (isótropos). Su indicatriz será unaesfera (igual radio en cualquier dirección).

b) Minerales con índices de igual magnitud en direccionescoplanares y de magnitud diferente en la dirección ortogonala dicho plano (anisótropos uniáxicos). La indicatriz seráun elipsoide de revolución.

c) Minerales con índices de diferentes magnitudes en cadauna de tres direcciones ortogonales entre sí (anisótropos

biáxicos). La indicatriz será un elipsoide triaxial.En la figura 2.3 se comparan las características cristalográficas conlas ópticas y se muestran los tres tipos de indicatrices.

En la figura 2.4 se explican las características de las indicatrices deminerales isótropos y anisótropos. Allí se puede observar que losminerales isótropos presentan un único valor de índice de refracción(n); por otro lado, los minerales anisótropos uniáxicos presentandos valores (n

ω y n

ε, índice ordinario y extraordinario

respectivamente), y los anisótropos biáxicos presentan tres valores(n

α, n

β y n

γ ).

La indicatriz de minerales uniáxicos presenta una únicaseccióncircular , es decir, una sección en la cual los índices tienen la mismamagnitud en cualquier dirección de ese plano (n

ω), mientras que

las indicatrices de minerales biáxicos presentan dos seccionescirculares (n

β). Los ejes perpendiculares a las secciones circulares

se conocen comoejes ópticos. El ángulo que hacen los ejes ópticosde los minerales biáxicos se denominaángulo 2V.

Figura 2.3 Comparación entre características cristalográficas y ópticas de los minerales.


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Figura 2.4 Tipos de indicatrices y sus elementos.

REDUCCIÓN DE TRES A DOS DIMENSIONESSi se hace un corte al cristal para preparar una sección delgada opulida, estaremos reduciendo los aspectos morfológicos y ópticosde tres a dos dimensiones. Así, por ejemplo, si cortamos un cubo,obtendremos superficies triangulares, cuadrangulares,pentagonales o hexagonales, según la orientación del corte,pasando de esa manera de un volumen a una superficie. Igualmente,

en una sección de un mineral, encontramos sólo dos de sus tresíndices ópticos, los que están en direcciones ortogonales entre sí(direcciones privilegiadas del mineral en la sección) y correspondena los radios principales de la elipse de intersección de la indicatrizcon el plano de corte (ver figura 2.5).

LUZ LINEALMENTE POLARIZADA TRANSMITIDAEN MINERALES TRANSPARENTESCon el microscopio de polarización de luz transmitida podemosestudiar la interferencia de luz linealmente polarizada en undeterminado corte del mineral transparente (sección delgada) y

en diferentes posiciones, esto último gracias a la platina giratoriadel microscopio (ver figura 2.6).

En minerales isótropos (sistema cúbico y

mineraloides)

Como sabemos, cualquier corte que se haga en un mineral isótropo(sistema cúbico o sustancias amorfas) permitirá obtener seccionescon índices de refracción de la misma magnitud en cualquier dirección. En consecuencia, en los minerales isótropos, cualquierasea la orientación del corte, tendremos siempre una sección circular,

y cualquiera sea la posición sobre la platina, el rayo de luzlinealmente polarizada atravesará al mineral sin variar su direcciónde vibración y, en consecuencia, llegará al analizador con unadirección de vibración perpendicular a la dirección privilegiada deéste y no lo podrá cruzar. Los minerales isótropos entre nícolescruzados se verán permanentemente en extinción (ver figura 2.7).

En minerales anisótropos

En los minerales anisótropos, en el caso de cortes basales, seobtendrán secciones circulares en las cuales el comportamientode la luz linealmente polarizada es semejante al caso de minerales

isótropos, y para cualquier otro corte se tendrán secciones condos índices de diferentes magnitudes dispuestos en direcciones


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Figura 2.5 Orientación del corte, forma de los cristales y valores de índices en la sección. A la izquierda se muestra la formatridimensional de un cristal, donde X, Y y Z indican las direcciones en que se encuentran los índices a, b y g, res-pectivamente. Si se hace un corte según el plano A, se obtendrá una sección con índices b y g; si se hace un cortecomo B, se obtendrá una sección con índices a y b,y si se hace un corte como C, se obtendrá una sección con uníndice a y otro índice intermedio entre b y g, al que se denomina g‘. Obsérvese que los índices siempre están incluidosen direcciones perpendiculares entre sí.

Figura 2.6. Orientación del corte y posición sobre la platina. A. Cristal de piroxeno atravesado por tres rayos de diferentes trayectorias. El rayo 1 encontrará los índices de refracción α y γ , el rayo 2

encontrará los índices β y γ y el rayo 3 a los índices α y β.B. Cristal de piroxeno y superficie de corte de una sección delgada.C. Los rayos de luz linealmente polarizada del microscopio que atraviesan a la sección delgada cortada como se muestra en B encontrarán

a los índices de refracción α yγ ‘. Si la sección delgada está orientada sobre la platina de tal manera que la dirección de uno de los índicesde refracción coincide con la dirección de vibración del rayo incidente, entonces la luz pasará por el mineral sin que cambie su direcciónde vibración. Esta situación se repite si giramos la platina 90º.


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perpendiculares entre sí (direcciones privilegiadas del mineral).En el segundo caso, cuando la dirección de vibración del rayo

linealmente polarizado incidente coincide con una de las direccionesprivilegiadas del mineral, el rayo atravesará al mineral sin variar su dirección de vibración y, en consecuencia, entre nícolescruzados, veremos el mineral en extinción (ver figura 2.8,izquierda). Si giramos la platina a cualquier lado en un ángulodiferente a 90°, el rayo linealmente polarizado incidente sedescompondrá en dos rayos que vibran en cada una de lasdirecciones privilegiadas del mineral con diferentes velocidades ylongitudes de onda. Al llegar a la superficie superior de la sección,los rayos estarán desfasados y al abandonar el mineral interferirány se propagarán con igual velocidad y longitud de onda (la

correspondiente al medio —aire o aceite—), pero cada uno seguirávibrando en la dirección del índice respectivo (ver figura 2.8,derecha). Al llegar al analizador, de ambas componentes habráuna resultante con dirección de vibración coincidente con la delanalizador, la cual la podrá atravesar y hará posible que se vea almineral anisótropo entre nícoles cruzados (colores de interferencia).

Concluimos, entonces, que de un mismo mineral se pueden obtener secciones con diferentes características según el corte, tal comoocurre en una roca en cuya sección se verán diversos cristalesde una misma especie; los cristales de corte circular los veremospermanentemente en extinción, los de corte vertical mostrarán la

máxima anisotropía, mientras que los de cortes intermediosmostrarán anisotropías intermedias (ver figura 2.9).

Figura 2.7 Comportamiento de un mineral isótropo en luz transmitida y nícoles cruzados.

LUZ LINEALMENTE POLARIZADA REFLEJADAEN MINERALES OPACOS Análogamente a lo visto con los índices de refracción en mineralestransparentes, los rayos de luz linealmente polarizados se reflejanen superficies pulidas de minerales opacos isótropos sin que varíela dirección de vibración, en consecuencia, se verán entre nícolescruzados permanentemente en extinción.

En superficies pulidas de minerales opacos anisótropos, los rayosde luz linealmente polarizados se reflejan variando la dirección devibración, en consecuencia, se podrán ver entre nícoles cruzados(ver figura 2.10).

PROPIEDADES QUE SE ESTUDIAN CON ELMICROSCOPIO DE POLARIZACIÓNEl estudio de minerales con el microscopio de polarización es unaespecialidad notoriamente diferente al estudio macroscópico. Algunas propiedades macroscópicas de minerales son diferentesbajo el microscopio de polarización, como el color, mientras queotras, como el relieve, pueden ser determinadas exclusivamentecon dicho equipo.

En la tabla 2.1 se indican las propiedades que se estudian conayuda del microscopio, tanto con luz transmitida como con reflejada.

En las tablas 2.2 y 2.3 están consignados los principales minerales

transparentes y opacos agrupados por clases o subclases.

Analizador

Polarizador

Analizador

Polarizador


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Figura 2.8 Comportamiento de mineral anisótropo en luz transmitida y nícoles cruzados.

Figura 2.9 Sección delgada de una roca mostrando granos con diferentes cortes.

Vci λci

V1 λ1

Analizador

Polarizador

Analizador

Polarizador

PLANODE CORTE

ROCA

SECCIÓN DELGADASección Delgada


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Mineral isótropo Mineral anisótropo

Analizador

Polarizador

Analizador

Polarizador

Figura 2.10 Luz linealmente polarizada reflejada sobre una sección de un mineral opaco. Esta luz se refleja en el espejo semireflector eincide en la superficie de la sección pulida. Si se trata de un mineral isótropo (izquierda), la luz se reflejará sin cambiar sudirección de vibración y al llegar al analizador no habrá componente en la dirección privilegiada de éste, por ello, no podrá pasar.Si se trata de un mineral anisótropo (derecha), la luz se reflejará cambiando su dirección de vibración y al llegar al analizador

habrá un componente en la dirección privilegiada de éste, por ello, pasará luz.

Tabla 2.1Propiedades mineralógicas que se estudian con el microscopio de polarización

(*) El carácter y el signo óptico con luz reflejada no se observa fácilmente.

Tipo de

PropiedadesLuz Transmit ida Luz Ref lejada

Ópticas ColorPleocroísmoRelieve

Color PleocroísmoReflectanciaBirreflectancia

Estructurales TamañoMorfología

Clivaje

Dureza relativaTamaño

MorfologíaClivaeÓpticas Anisotropía

Color deInterferenciaBirrefringenciaExtinciónElon ación

AnisotropíaReflexionesInternas

Estructurales MaclasZonamiento

MaclasZonamiento

Luz Conoscópica Nícoles cruzados Ópticas Carácter ópticoSigno óptico

Án ulo 2V

(Carácter óptico)*(Signo óptico)*

Tipo de Iluminación

Nícoles paralelos

Nícoles cruzados

Luz Ortoscópica


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Subclase Grupo Especie Subclase Grupo Especie Clase SubClase Especie

Olivino Caolinita Halita Andalucita Dickita SilvitaCianita Illita CerargiritaSilimanita Esmectita BromargiritaTopacio Montmorillonita FluoritaCircón Pirofilita

HLs

AtacamitaTitanita

ARCs

Talco CorindónDumortierita Muscovita Periclasa

NSILs

GRANATE Paragonita RutiloVesubiana Glauconita AnatasaSSILsEpídota Flogopita Espinela

Turmalina Biotita PerovskitaBerilo Margarita BrookitaCSILs

Cordierita

MCs

Lepidolita

OXs

CasiteritaOmfacita Antigorita BrucitaEgirina-augita

SPTsCrisotilo Gibbsita

Jadeita Clorita DiasporaEgirina

FSILs

CLOs Apofilita Goethita

Diópsido Cuarzo

HOXs

LepidocrocitaHedenbergita Tridimita Calcita Augita Cristobalita RodocrositaPigeonita Coesita SideritaClinoenstatita Estishovita SmithsonitaClinoferrosilita

Sílice

Ópalo MagnesitaOrtoenstatita Ortosa AragonitoHiperstena Hialofana EstroncianitaOrtoferrosilita Celsiana CerusitaEspodumena Sanidina WitheritaRodonita Microclina Dolomita

PXs

Wollastonita

FPs

Anortoclasa

CBT

Anquerita Antofilita Albita BaritinaCummingtonita Oligoclasa CelestitaTremolita Andesina Anglesita Actinolita Labradorita AnhidritaHornblenda Bytownita YesoRiebeckita

PGs

Anortita Calcantita

ISILs

ANFs

Glaucofana Nefelina MelanteritaLeucita EpsomitaSodalita GoslaritaNoseana JarositaHaüyna

SFTs

Alunita Analcita XenotimoCancrinita Monacita

FDs

Escapolita VivianitaNatrolita ApatitoThomsonita PiromorfitaPhillipsita VanadinitaChabasita Lazulita

TSILs

ZEOs

Laumontita

FFTs

Turqueza

Abreviaturas: NSILs = Nesosilicatos ARCs = Arcillas HLs = HalurosSSILs = Sorosilicatos MCs = MicasOXs = ÓxidosCSILs = CiclosilicatosSPTs = Serpentinas HOXs = Hidróxidos ISILs = InosilicatosCLOs = CloritasCBTs = Carbonatos FSILs = Filosilicatos

FPs = FeldespatosSFTs = Sulfatos

Tabla 2.2Principales minerales transparentes ordenados por clase, subclase, grupo y especie

TSILs = Tectosilicatos PGs = Plagioclasas

FFs = Fosfatos PXs = Piroxenos

FDs = Feldespatoides

ANFs = Anfíboles ZEOs = Zeolitas


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30 Humberto Chirif

Abreviaturas:ENs = Elementos nativosPGRs = Platas grisesSULs = SufurosPRJs = Platas rojasSFSs = SulfosalesCGRs = Cobres grisesOXs = ÓxidosSFSsPb = Sulfosales de plomoWFTs = Wolframatos.

Tabla 2.3Principales minerales opacos ordenados por clase, grupo y especie

Oro Au Pearcita prc

Plata Ag Polibasita plb

Cobre Cu Proustita pro

Arsénico As Pirargirita pgt

Antimonio Sb Tetraedrita tet

Bismuto Bi Tennantita ten

Grafito gf Bournonita bnn

Argentita arg Boulangerita blg

Calcosita cc Jamesonita jm

Digenita dg Enargira en

Bornita bn Luzonita luz

Calcopirita cp Cuprita cup

Galena gn Tenorita tn

Escalerita ef Magnetita mt

Pirrotita po Hematina hm

Pentlandita pnt Ilmenita il

Covelita cv Rutilo rt

Rejalgar rj Pirolusita prl

Oropimente orp Casiterita cstEstibnita stb Cromita crm

Bismutinita bmt WFTs Wolframita Wfm

Pirita py

Bravoita bv

Marcasita mc

Arsenopirita apy

Molibdenita mb

SFSsPb

SULs

OXs

Grupo Especie Abrev.

ENs

SFSs

PGRs

PRJs

CGRs

Clase Grupo Especie Abrev. Clase


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CAPÍTULO IIIESTUDIO CON ILUMINACIÓN ORTOSCÓPICA TRANSMITIDA

ESTUDIO CON NÍCOLES PARALELOSLas propiedades que se estudian con luz ortoscópica transmitida ynícoles paralelos son el color, el pleocroísmo, el relieve, el tamaño,la morfología y el clivaje, tal como se vio en el capítulo 2.

Color El color de un mineral en lámina delgada no presenta tantasvariaciones como se verían macroscópicamente; esto se debe aque con un espesor de 30µm el efecto de las impurezas es mínimo(por ejemplo, tanto el cuarzo rosado como el blanco o el gris losveremos incoloros en sección delgada).

La descripción del color la hacemos tomando en cuenta el color principal, la intensidad y la tonalidad (por ejemplo, amarillo claroverdoso). Es preferible evitar las comparaciones. A continuacióncitamos algunos ejemplos de colores de minerales en seccióndelgada:

Incoloro: Cuarzo, feldespato, circón, apatito, cloritoide, espinela,fluorita, calcita, dolomita, anhidrita, baritina, muscovita.

Rojizo: Almandina, piropo, espesartina, circón, rutilo, esfena,biotita, hiperstena, hornblenda.

Verdoso: Clorita, augita, diopsido, olivino, pumpelita, esfena, biotita,epídota, glaucofana, hornblenda, hiperstena.

Pleocroísmo

Es la capacidad de algunos minerales de mostrar diferentes colores(o intensidad o tonalidad) cuando la luz es transmitida en direcciones

diferentes. Como se vio en el capítulo inicial (punto 1.8), el gradode absorción depende del espesor de la muestra, en consecuencia,hay que resaltar que el pleocroísmo observado en seccionesdelgadas de 30 mm de espesor será radicalmente diferente alobservado en muestras gruesas. En función a la magnitud delcambio podemos calificar al pleocroísmo como fuerte (por ejemplo,biotita, glaucofana), moderado (clorita, hornblenda) o débil(cordierita, sillimanita).

Determinación del índice de refracción

Los principales métodos para la estimación o determinación del

índice de refracción de un mineral son la observación del relieve,la línea brillante y la iluminación oblicua, y el empleo del

refractómetro. Los tres primeros se basan en la comparación delíndice del mineral a estudiar con el del medio en el que éste seencuentra inmerso, que puede ser otro mineral, bálsamo de Canadáo aceite (ver figura 3.1).

El relieve (en realidad, la sensación óptica de relieve) es unapropiedad de los minerales transparentes que hace ver más altosa los granos de minerales de índice de refracción mayor que el delos vecinos, mientras que los granos con índice menor, se vencomo depresiones. A mayor diferencia entre los índices, mayor será la sensación óptica de relieve. Tomando como material dereferencia al bálsamo de Canadá (n = 1,55) diremos que tienenrelieve negativo los minerales de índice menor a éste, y relievepositivo los minerales de índice mayor (ver figura 3.1).

La linea brillante o linea de Becke es aquella que se forma aldesenfocar el mineral, aumentando ligeramente la distancia entreel objetivo y el objeto. Cuando la diferencia entre el índice derefracción del mineral a estudiar y del medio en que este se encuentrainmerso es marcada, se forma una línea brillante nítida que sedirige claramente al medio de mayor índice. Por el contrario, si ladiferencia es mínima, se formará una línea tenue y será necesarioaumentar el contraste (bajar intensidad de la luz y cerrar diafragmade apertura) y enfocar y desenfocar varias veces para poder apreciarla. El fundamento de la formación de esta línea lo podemosver en la figura 3.2.

El método de lasombra o iluminación oblicua consiste en interrumpir con un obstáculo opaco un lado del haz de luz del microscopioentre la fuente luminosa y el conjunto subplatina, acercándololentamente hacia el centro, para luego observar cómo seensombrece el grano mineral a estudiar. Si éste tiene índice derefracción similar al medio en el que se encuentra inmerso, entoncesse ensombrecerá homogéneamente; pero si su índice es mayor,aparecerá una sombra por el mismo lado por donde se introduceel obstáculo opaco (ver figura 3.1).

Estos tres primeros métodos pueden ser aplicados tanto ensecciones delgadas convencionales como en preparadosespeciales de granos sueltos inmersos en aceite de índice derefracción conocido. Este segundo tipo de muestra permite una

determinación más precisa. En la figura 3.3 se dan indicacionespara su preparación.


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32 Humberto Chirif

Figura 3.1 Métodos para la estimación del índice de refracción relieve (arriba), línea de Becke (centro) y método de lasombra (abajo).


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Figura 3.2 Formación de la línea de Becke. Al aumentar la distancia entre el objetivo y el objeto, se observa que se desenfoca el bordey aparece una línea brillante que se dirige hacia el material de mayor índice de refracción.


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34 Humberto Chirif

Figura 3.3 Determinación del índice de refracción por comparación con aceites de inmersión. (A) Tomar algunos pequeños fragmentos

del mineral problema y tratarlo con el mortero de percusión. (B) Colocar el material pulverizado en una luna de reloj y controlar su pureza con ayuda de un estereoscopio. (C) Tamizar el material y trabajar con la fracción granulométrica -100+170 M. Encada paso se debe desechar la primera porción de muestra tratada y tener especial cuidado con la contaminación. (D)Preparación de la muestra: espolvorear con una espátula unos cuantos granos sobre un portaobjeto limpio y seco; colocar una gota del aceite de inmersión elegido en la superficie inferior de un trozo de cubreobjeto sin tocar la muestra ni el vidrio conla bagueta; tapar y presionar ligeramente para expulsar las burbujas. (E) Determinar el índice o el rango de los índices delmineral problema haciendo comparaciones con diferentes aceites.

Malla 100

Malla 170


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Los refractómetros son instrumentos para medir el índice derefracción tanto de materiales sólidos como líquidos. Existendiferentes tipos; uno de los más usados, principalmente en el estudiode gemas, es el de Pulfrich. Este instrumento consiste en unhemisferio de vidrio de índice de refracción alto y conocido,engastado en una armadura de metal con tres ventanas (una por donde ingresan los rayos luminosos, otra donde se coloca unacara plana de la muestra y la tercera que es el ocular). En lamuestra se reflejan los rayos que incidan con ángulo superior alángulo crítico e iluminan una pantalla graduada donde se indicanlos valores de índices de refracción. Por el ocular se observa la

pantalla graduada y se hace la lectura del índice de refracción dela muestra (ver figura 3.4).

Figura 3.4 Refractómetro de Pulfrich. Por la ventana frontal ingresan rayos luminosos con diferentes ángulos; sólo nosinteresan los que inciden en el centro del hemisferio de vidrio, o lo que es lo mismo, en el centro de la ventanasuperior. En dicha ventana se coloca una gota de aceite de índice conocido (1,81), y sobre ésta una cara plana ylimpia del cristal; el aceite permite expulsar el aire y conseguir un buen contacto entre el refractómetro y la gema.Los rayos que inciden en la interfase vidrio-gema con ángulo inferior al crítico (como el rayo 1) cruzan la gema yse pierden. Los rayos que inciden con ángulo superior al crítico se reflejan e iluminan la pantalla graduada. El límitede la zona iluminada en la pantalla indica el índice de refracción de la gema. El aceite es muy tóxico y corrosivo.Después de usar el refractómetro, la ventana superior y la gema deben ser cuidadosamente limpiadas con alcohol.

Tamaño Para la medición del tamaño de los cristales, se requiere previamentesaber la medida de las unidades marcadas en el ocular. Para ello,comparamos las unidades del ocular con las de un objetomicrométrico para cada objetivo. Conociendo el valor de lasunidades del ocular se puede medir el tamaño de los minerales(ver figura 3.5). Para determinar el espesor de los granos, serequiere previamente conocer la magnitud del desplazamientovertical de la platina al girar una unidad el tornillo de enfoque(aproximadamente 2µm). Luego, bastará pasar de la posición deenfoque de la superficie superior a la de enfoque de la superficie

inferior del grano, observando la cantidad de unidades del tornillogiradas.

1,70

1,60

1,50

1,40

1,30

1,80

NGEMA= 1,55

N ACEITE

N

n

1

23

4

GEMA

HEMISFERIODE VIDRIO

PANTALLAGRADUADA

ACEITEOCULAR

NVIDRIO Sen 90º 1

NGEMA

Para rayo 2:

NGEMA = NVIDRIO Sen ic

Sen ic Sen ic= =

Entonces:

Ocular

Gema

Aceite

Hemisferio

de Vidrio

PantallaGraduada

Entonces:

Para rayo 2:


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36 Humberto Chirif

Figura 3.5 Medición del tamaño de grano. Estimar el largo y ancho del cristal del dibujo inferior. Hacer una tabla de los diámetros

de los campos visuales para cada uno de los objetivos.


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Forma

Según el desarrollo de sus formas externas, los cristales pueden

ser euhedrales, subhedrales o anhedrales. Son euhedrales oidiomorfos si presentan totalmente formas externas geométricasdefinidas; son subhedrales o hipidiomorfos si presentan sóloparcialmente dichas formas, y son anhedrales o xenomorfos si nolas presentan. La forma de los cristales depende en gran medidade las condiciones del medio en que éstos se han desarrollado, ypor lo tanto, no es una característica distintiva del mineral. Por eldesarrollo preferencial de una, dos o tres dimensiones, los cristales

Figura 3.6 Arriba. Forma de los cristales según el desarrollo de las caras. Abajo. Forma segúnel número de dimensiones preferentemente desarrolladas. (Fuente desconocida).

pueden ser aciculares, listonados, laminares, tabulares, columnareso isométricos (ver figura 3.6). La forma de presentarse (hábito)

que tienen los minerales depende del mineral mismo y de lascondiciones del medio.

Las formas que observamos en las secciones delgadas sonreducciones bidimensionales de realidades de tres dimensiones.La observación de diferentes granos de un mismo mineral permiteinterpretar la forma tridimensional del mismo. En la figura 3.7 semuestran formas bidimensionales propias de los diferentes sistemascristalinos.

Figura 3.7 Formas bidimensionales propias de los diferentes sistemas cristalinos (tomado de CHUDOBA, 1932).


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38 Humberto Chirif

Clivaje

La calidad del clivaje la podemos calificar como perfecta, buena,

mediana, mala, imperfecta o ausente. Para el estudio de estapropiedad se debe indicar tanto la calidad como las direcciones;para ello es conveniente buscar cortes perpendiculares al planode clivaje, esto es, cortes con trazas de clivaje nítidas y finas (ver

figura 3.8).

ESTUDIO CON NÍCOLES CRUZADOS Al usar el microscopio con el analizador insertado (nícoles cruzados)podemos identificar las direcciones de los índices de refracción delmineral en la sección delgada, también, podemos identificar elíndice mayor y menor y determinar la diferencia entre ellos. Estas

determinaciones las hacemos a través del estudio de laspropiedades extinción, los colores de interferencia, la birrefringenciay la elongación. Finalmente, la información cristalográfica y ópticala reunimos en un gráfico al que llamamos diagrama de orientación.En este punto veremos en qué consiste cada una de las propiedadesmencionadas.

Anisotropía

La anisotropía se refiere a la capacidad de ciertos minerales dedejar pasar luz entre nícoles cruzados. Los minerales que poseenesta propiedad son los minerales anisótropos en cortes diferentes

al circular. Los minerales anisótropos con corte circular no dejanpasar luz entre nícoles cruzados y su anisotropía se comprueba

con luz conoscópica (ver capítulo 4).Extinción

Como se vio en el capítulo anterior, cuando las direccionesprivilegiadas del mineral y del microscopio coinciden, la direcciónde vibración del rayo de luz linealmente polarizada, que incide enel mineral, no cambia al atravesarlo y en consecuencia no pasaluz a través del analizador (ver figura 2.6). Decimos, entonces,que el mineral se encuentra en su posición de extinción, la cual serepite cada 90°.

Si tenemos cristales subhedrales o euhedrales, podremos relacionar

las direcciones de los índices de refracción con las formas externasdel cristal. Si el ángulo entre la dirección de uno de los índices y ladirección de uno de los ejes cristalográficos es cero, diremos queel mineral presentaextinción paralela; si es diferente a cero, diremosque se trata deextinción oblicua. Si las direcciones privilegiadascoinciden con las trazas de planos de simetría en ese corte, diremosque el mineral presentaextinción simétrica. Si el grano estudiadoes anhedral y no presenta clivaje o algún otro rasgo estructuralque nos sirva de referencia para indicar las direcciones de losíndices de refracción, entonces, no se podrá calificar la propiedadextinción. En la figura 3.9 se presentan los diferentes tipos de

trazascontínuas

trazasdiscontínuas

largas

trazasdiscontínuas

cortas

trazasdiscontínuas

largas

trazasirregulares

CLIVAJEPERFECTO

CLIVAJEBUENO

CLIVAJEMEDIANO

CLIVAJEMALO

CLIVAJEIMPERFECTO

PLANO DECLIVAJE SECCIÓN

OBLICUA

SECCIONPERPEN-DICULAR

TRAZASGRUESAS

Y DIFUSAS

TRAZASFINAS Y

NÍTIDAS

TRAZAS ATRAVIESAN AL CRISTAL TRAZAS NO ATRAVIESAN AL CRISTAL

Figura 3.8 Arriba. Nitidez de las trazas de clivaje. Abajo. Tipos de clivaje.


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extinción, y en la 3.10, los tipos de extinción de cristales de diferentessistemas en diferentes cortes.

Un tipo especial de extinción es la llamada «ondulante», en la cualla superficie del grano no se oscurece homogéneamente, sino por zonas que cambian conforme se gira la platina, dando así laimpresión de una onda en movimiento. Este tipo de extinción sedebe a deformaciones estructurales del grano, lo cual es muyfrecuente en el cuarzo de origen metamórfico.

La propiedad extinción es una característica diagnóstica de muchosminerales, incluso, en algunos casos (plagioclasas, anfíboles,piroxeno

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Microscopía Optica de Minerales