Geolibrospdf Microscopia Optica de Minerales

A la memoria del Profesor Paul Ramdhor

Contenido RESUMEN............................................................................................................................................... 1 CAPÍTULO I NATURALEZA DE LA LUZ ...................................................................................................................... 3 CAPÍTULO II CRISTALOGRAFÍA Y CARACTERÍSTICAS ÓPTICAS DE LOS MINERALES ..................................... 21 CAPÍTULO III ESTUDIO CON ILUMINACIÓN ORTOSCÓPICA TRANSMITIDA ........................................................ 31 CAPÍTULO IV ESTUDIO CON ILUMINACIÓN CONOSCÓPICA ................................................................................. 49 CAPÍTULO V PROPUESTAS DE INTERVENCIÓN .................................................................................................... 59 CAPÍTULO VI SISTEMÁTICA 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

LISTA DE TABLAS E ILUSTRACIONES

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

luminosa Figura 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. la platina

Orientación del corte y posición sobre

IV

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

V

Figura 4.7. Figura de interferencia biáxica Figura 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 internas

Tabla 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

RESUMEN La microscopía óptica de minerales es una importante herramienta para investigaciones geológicas de diversa índole. Con su ayuda se pueden determinar minerales, describir texturas, identificar tipos de rocas, alteraciones y asociaciones de minerales de mena, entre otras aplicaciones. En el presente trabajo se explican los fundamentos de la óptica necesarios para comprender el funcionamiento del microscopio de polarización y se explican las características cristalográficas y ópticas de los minerales, tanto transparentes como opacos, que pueden ser estudiadas bajo el microscopio. El presente trabajo está dividido en seis capítulos en los se explica de manera sistemática las características de la luz y las propiedades de los minerales determinantes para su identificación. En ellos, las explicaciones en texto están profusamente complementadas con ilustraciones, las cuales permiten un acceso simplificado al normalmente difícil terreno de la óptica de polarización y su interacción con la materia cristalina; adicionalmente hay tres anexos con abundante material fotográfico. El capítulo 1 está enfocado principalmente a explicar la naturaleza de la luz, para ello se empieza con una breve reseña de la evolución

de las teorías sobre ésta. El capítulo 2 trata de la naturaleza cristalina de los minerales y de sus características ópticas; se definen a los minerales óptimamente isótropos y anisótropos, y se explica la interferencia de la luz linealmente polarizada en ellos, tanto en los transparentes como en los opacos. En los capítulos 3 y 4 se explican las propiedades de los minerales transparentes que se estudian con 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 con luz reflejada y las propiedades físicas y ópticas de los minerales opacos. El capítulo 6 se ocupa de la sistemática para la determinación de minerales transparentes y opacos; se describen las principales tablas y se plantea un ejemplo. En los anexos 1 y 2 se presenta una amplia colección de fotografías que ilustran las propiedades de los minerales transparentes y opacos, 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 una base teórica sólida que permita el uso óptimo del microscopio de polarización para un adecuado estudio mineralógico.

2

Boletín N° 1, Serie J - INGEMMET

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AGRADECIMIENTOS Este trabajo no hubiera podido ser concluido sin la participación del estudiante Richard Osorio y de la Ing. Teresa Velarde, quienes se encargaron de la selección de secciones delgadas y la toma de

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

Humberto Chirif

1 0

CAPÍTULO I NATURALEZA DE LA LUZ BREVE HISTORIA DE LAS TEORÍAS SOBRE LA LUZ Hasta mediados del siglo XVII fue creencia general que la luz consistía en una corriente de corpúsculos emitidos por focos luminosos, como el sol o las llamas, y que aquella se propagaba en línea recta. La luz podía penetrar las sustancias transparentes y se reflejaba en las superficies de los cuerpos opacos. Cuando los corpúsculos penetraban en el ojo, excitaban el sentido de la vista. A mediados del siglo XVII había comenzado a progresar la idea de que la propagación de la luz se daba con movimiento ondulatorio. Christian Huygens demostró, en 1670, que las leyes de la reflexión y la refracción podían explicarse basándose en la teoría ondulatoria y que ésta proporcionaba una interpretación sencilla a la doble refracción, recientemente descubierta. La teoría ondulatoria, sin embargo, no fue aceptada en ese momento. Recién en 1827, los experimentos sobre la interferencia, de Thomas Young y Agustín Fresnel, y las medidas de la velocidad de la luz en los líquidos, realizadas por Leon Foucault, en fecha algo posterior, demostraron la existencia de fenómenos ópticos para cuya explicación resultaba inadecuada la teoría corpuscular. El siguiente gran avance en la teoría de la luz fue el trabajo del físico escocés James Clerk Maxwell, quien en 1873 demostró que un 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 errores experimentales, mostraba un resultado igual a la velocidad de propagación de la luz determinada experimentalmente. Parecía evidente que la luz consistía en ondas electromagnéticas de longitud de onda extremadamente corta. Quince años más tarde del

descubrimiento de Maxwell, Heinrich Hertz, utilizando un circuito oscilante de pequeñas dimensiones, logró producir ondas de corta longitud de indudable origen electromagnético y demostró que poseían las propiedades de las ondas luminosas, ya que podían 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 la luz de Maxwell y la Boletín N° 1, Serie J - INGEMMET comprobación experimental de Hertz. La teoría electromagnética clásica no podía explicar el fenómeno de 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 y postuló que la energía de un haz luminoso, en lugar de estar distribuida por el espacio en los campos eléctrico y magnético de una onda electromagnética, estaba concentrada en pequeños paquetes o fotones. Se conservaba un vestigio de la descripción ondulatoria al considerar que el fotón tiene una frecuencia y que su energía es proporcional a dicha frecuencia. El mecanismo del efecto fotoeléctrico consistía en una emisión de energía de un fotón a un electrón. Los experimentos de Millikan demostraron que la energía cinética de los fotoelectrones coincidía exactamente con la fórmula pospuesta por Einstein. Otra confirmación sorprendente de que la luz está formada por fotones es el efecto descubierto por Compton, quien en 1921 logró determinar el movimiento de un fotón y un electrón antes y después de un choque. Encontró que ambas partículas se comportan como cuerpos materiales con energía cinética y cantidad de movimiento, magnitudes que se conservan después del choque. Tanto el efecto fotoeléctrico como el efecto Compton parecen exigir una vuelta a la teoría corpuscular de la luz. El punto de vista actual de los físicos, enfrentados con experimentos aparentemente contradictorios, es aceptar el hecho de que la luz tiene una doble naturaleza. Los fenómenos de propagación de la luz encuentran su mejor explicación dentro de la teoría ondulatoria electromagnética, mientras que la acción mutua entre la luz y la materia, en procesos de absorción y emisión, es un fenómeno corpuscular. La mecánica cuántica posibilita una relación entre ambas 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. Para efectos de la mineralogía óptica emplearemos básicamente los conceptos de la teoría ondulatoria, ya que con su ayuda podemos explicar mejor los fenómenos de refracción, reflexión e interferencia.

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1 0 EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO La radiación electromagnética presenta un componente vectorial magnético y otro eléctrico; ambos son perpendiculares a la dirección de propagación y también perpendiculares entre sí (ver figura 1.1).

Figura 1.1 Componentes de la radiación electromagnética

El efecto del vector eléctrico sobre la materia es el que determina principalmente el comportamiento y propiedades de la luz, por ello, para efectos de mineralogía óptica, no tomaremos en cuenta al vector magnético. Las radiaciones electromagnéticas presentan diferentes longitudes de onda; sólo las comprendidas entre 3900 y 7700  pueden ser captadas por el ojo humano (luz visible). Según sus longitudes de onda, 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 tipos de emisiones (ver figura 1.2), los cuales son empleados por el hombre para diferentes fines. El componente eléctrico consta de un fotón que se desplaza vibrando perpendicularmente a la dirección de propagación. Su movimiento vibratorio define una onda cuya longitud () determina el tipo de radiación, mientras que la frecuencia y la amplitud determinan 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 2,9979x108 m/seg. La frecuencia (f) es el número de longitudes de onda que pasan por un punto en un segundo (f = V/). La frecuencia no depende del medio. Si un rayo de luz, emitido con una determinada longitud de onda, cambia de medio, su velocidad y su longitud de onda variarán, pero su frecuencia permanecerá constante (ver figura 1.3).

Componente eléctrico Dirección de propagación

LUZ NATURAL Y LUZ POLARIZADA. LUZ BLANCA BoletínMONOCROMÁTICA N° 1, Serie J - INGEMMET Y LUZ La luz natural es aquella compuesta por infinidad de rayos que vibran en diferentes planos en todo el espacio, a diferencia de la luz polarizada, que vibra solo de determinadas maneras, sea en planos paralelos o en forma helicoidal. Sus características serán expuestas con mayor detalle en el punto 1.4. La luz blanca (natural o polarizada) es una mezcla de ondas con diversas longitudes de onda que el ojo humano es incapaz de separar, por ello, éste percibe una luminosidad sin coloración definida. La luz monocromática (natural o polarizada) consiste en ondas de una misma longitud de onda que el ojo humano percibe como una luminosidad con coloración definida. En la figura 1.4 se muestran las representaciones de la luz natural y de la linealmente polarizada. La luz se propaga en forma de muchas ondas con diferentes direcciones. Considerando sólo las ondas linealmente polarizadas paralelas que provienen de una única fuente, podemos definir dos nuevos conceptos: frente de ondas y normal de onda. El frente de onda es la superficie formada por puntos homólogos de las diferentes ondas, y la normal de onda es la perpendicular a dicha superficie (ver figura 1.5). En medios ópticamente isótropos —es decir, medios en los que las propiedades ópticas son iguales en todas direcciones—, la normal de onda coincide con la trayectoria, mientras que en medios anisótropos la normal de onda y la trayectoria forman ángulo.

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5

10- 5

RAYOS GAMMA VIOLETA INDIGO

1

AZUL

445 0Å 4450 464  0Å

4640 500 0Å  5000 VERDE  578 57800Å  AMARILLO 0Å ANAR AN JADO 592 5920 620 0Å  6200 

RAYOS X ULTRAVIOLETA LUZ VISIBLE

105

3900 39 0 0Å 

INFRAROJO

ROJO ONDAS CORTAS DE RADIO

101 0

7700 77 0 0Å  BANDA DE RADIODIFUSIÓN

ONDAS LARGAS DE RADIO

101 5

- 1 0 m) (1Å == 10 (1 10-10 m) Figura 1.2 Espectro de longitudes de onda de la radiación electromagnética.

Dirección de vibración A Dirección de propagación





V1 1

Velocidad (depende del medio)

V2 2

F=V  (La frecuencia determina el color)

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 en diferentes medios.

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6

Rayo de luz linealmente polarizada

Haz de luz natural Figura 1.4

Haz de luz linealente-polarizada

Frente de onda

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.

POLARIZACIÓN La luz natural es aquella en que la radiación vibra en todos los planos perpendiculares a la trayectoria. La luz cuyas vibraciones están restringidas a determinadas direcciones en el espacio se denomina luz polarizada. Existen tres tipos de polarización: lineal, circular y elíptica. En la luz linealmente polarizada el fotón se desplaza vibrando perpendicularmente a la trayectoria y describiendo una onda contenida en un plano. En el caso de la luz elípticamente polarizada el fotón avanza describiendo una hélice en torno a la trayectoria (ver figura 1.6). La polarización circular es un caso especial de la elíptica.

A los materiales que convierten la luz blanca en luz linealmente polarizada se les denomina polarizadores. A la luz que emerge de los polarizadores se le ha hecho vibrar paralelamente a una dirección particular conocida como dirección privilegiada del polarizador. Se puede obtener luz linealmente polarizada principalmente por doble refracción y por absorción (ver figura 1.7). El método de doble refracción consiste en hacer pasar un haz de luz natural por un cristal de calcita de la variedad espato de Islandia previa y adecuadamente cortado y vuelto a pegar con bálsamo de Canadá. Dentro del cristal de calcita la luz se descompone en dos

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Figura 1.6

Figura 1.7

7

Representación de luz linealmente polarizada y elípticamente polarizada.

Métodos para obtener luz linealmente polarizada.

rayos linealmente polarizados, uno que sigue con la trayectoria inicial (rayo ordinario) y otro que cambia su trayectoria (rayo extraordinario). El rayo extraordinario se refleja en la capa de bálsamo y se pierde, mientras que el otro rayo linealmente polarizado atraviesa la capa de bálsamo sin desviarse saliendo del cristal de calcita como luz linealmente polarizada. El método de absorción consiste en hacer incidir un haz de luz blanca en un «enrejado paralelo muy fino» (cristales fibrosos, rectos y paralelos) por donde sólo podrán pasar los rayos que vibran en la dirección del enrejado. Este tipo de polarizadores consiste 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 origen orgánico, a pesar que se despolarizan con el tiempo o con un trato inadecuado.

INTERFERENCIA LUMINOSAS

ENTRE

ONDAS

Cuando dos ondas de la misma longitud de onda pero de diferente intensidad vibran en el mismo plano y se propagan en la misma dirección se produce el fenómeno de interferencia, es decir, de ambas ondas se forma una resultante (ver figura

1.8). Si oscilan acompasadamente (igualdad fásica) la amplitud de la resultante

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

8Por el contrario, si las dos oscilaciones actúan exactamente de manera opuesta (retardo de 1/2 , 3/2 , etc.) coincidiendo los senos y las crestas de las ondas, se origina extinción de aquellas (interferencia destructiva). Cuando el desplazamiento fásico no corresponda a una ni media longitud de onda, la oscilación resultante podrá ser mayor, igual o menor que las componentes.

REFRACCIÓN Y REFLEXIÓN Refracción es el fenómeno por el cual un rayo de luz cambia su dirección de propagación al pasar oblicuamente de un medio a otro. Reflexión es el fenómeno por el cual un rayo de luz cambia su dirección de propagación al incidir sobre una superficie de separación de dos medios sin poder atravesarla. Los rayos incidente, reflejado y refractado discurren en el mismo plano. Los ángulos de incidencia (i), de reflexión (R) y de refracción (r) se definen como los ángulos entre la normal a la interfase y los rayos incidente, reflejado y refractado respectivamente (ver figura 1.9). El ángulo de reflexión (R) será siempre igual al de incidencia (i), el ángulo de refracción es función de la diferencia de índices de refracción entre los dos medios.

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9

 



Figura 1.8

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

N Ri

RR i

R

r Rr

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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1 0 DISPERSIÓN Dispersión es el fenómeno por el cual un haz de luz blanca se separa en sus colores componentes al atravesar un medio de mayor índice de refracción (ver figura 1.10). El grado de separación angular entre dos rayos luminosos de dos longitudes de onda diferentes depende de las diferencias entre los dos índices de refracción para esas longitudes de onda. La diferencia entre los índices en una sustancia para los rayos con  = 4861  (azul, línea F de Fraunhofer) y  = 6563  (rojo, línea C de Fraunhofer) se conoce como coeficiente de dispersión. Este coeficiente tiene un valor característico para cada material.

ABSORCIÓN DE LA LUZ Y COLOR DE TRANSMISIÓN Absorción luminosa es la pérdida de la intensidad de luz al pasar a través algún medio material. Esta pérdida se debe a que parte de la energía luminosa se transforma en calorífica durante el paso. El grado de absorción de la luz depende considerablemente del espesor del material. El debilitamiento de la energía sigue la ley de Lambert: I = I0 . e-4kd/0

donde I es la intensidad de la luz a una distancia «d» de recorrido dentro del material desde la superficie de 0 incidencia,  es la

V11

intensidad inicial, k es el coeficiente de absorción y 0 la longitud de onda de la luz en el vacío. La absorción luminosa es más acentuada en algunos medios que en otros. Muchas sustancias poseen una absorción general para todas las longitudes de onda de la luz visible; otros muestran absorción selectiva o específica, donde determinados rangos de longitudes de onda son absorbidos más marcadamente. El vidrio azul de una ventana, por ejemplo, absorbe con preferencia las longitudes de onda rojas de la luz solar incidente, mientras que la luz azul del espectro solar es transmitida (color de transmisión). En los cristales se dice que el color es idiocromático si se produce por una absorción selectiva del mismo mineral y alocromático si es el resultado de la absorción selectiva de la luz por pequeñas impurezas dispersas dentro del mineral.

CUERPOS TRANSPARENTES, TRANSLÚCIDOS Y OPACOS En mineralogía microscópica se consideran cuerpos transparentes y translúcidos a aquellos que con un espesor de 30 m dejan pasar 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 de refracción es bajo (n entre 1,4 y 2,4) y la reflectancia es baja (<17%). En el estudio microscópico de minerales transparentes y translúcidos el índice de refracción juega un papel muy importante y la reflectancia no es relevante.

V22

i

V33

Coeficiente de Dispersión

= nF - nc

Coeficiente de Dispersión 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 refracción del material del prisma. Microscopía Óptica de Minerales

1 1

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1 2 Minerales o cuerpos opacos son aquellos que con un espesor de 30 m 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 la reflectancia es alta. En el estudio microscópico de minerales opacos la reflectancia es una propiedad muy importante.

Cuando la luz pasa de un medio de mayor a otro de menor índice de refracción, el rayo refractado se aleja de la normal. Llamamos ángulo crítico al ángulo de incidencia que origina un ángulo de refracción de 90°. Rayos incidentes con ángulo mayor al ángulo crítico sufrirán reflexión total (ver figura 1.12).

ÍNDICE DE REFRACCIÓN Y LEY DE SNELL

REFLECTANCIA DE LUZ MONOCROMÁTICA LINEALMENTE POLARIZADA

El índice de refracción se define como la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio correspondiente (n = Vv / V). Para fines de la mineralogía óptica se considera la velocidad de la luz en el aire igual a la de la luz en el vacío, en consecuencia el índice 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 de refracción, mientras que los medios anisótropos presentan índices diferentes en diferentes direcciones. La mayoría de minerales formadores de rocas presentan índices de refracción entre 1,4 y 2,2. La diferencia de índices de refracción de dos medios es la causa que 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 se acerca 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 la trayectoria del rayo incidente y la del rayo refractado, la cual es conocida como Ley de Snell, cuyo enunciado es n Sen  = n Sen r (ver figura 1.11).

i

i

r

La reflectancia o poder de reflexión de un mineral está dado por la relación entre la intensidad de la luz reflejada y la intensidad de la luz incidente: R = 100 (Il/I0) % En muchos casos resulta difícil estimar la reflectancia abstrayéndola del concepto de color. En microscopía de minerales absorbentes (opacos) el rayo suele incidir perpendicularmente a la superficie pulida del mineral. El ángulo de incidencia es cero. La ecuación de Fresnel relaciona la reflectancia con el índice de refracción. Tratándose de minerales isótropos no absorbentes (translúcidos) esta ecuación es:

(n - no)2 R =

(n + no)2

donde R , n y no representan los valores de la reflectancia, el índice de refracción del mineral y el índice de refracción del medio de inmersión, ambos para un determinado valor  de longitud de onda del rayo incidente. Si el medio es el aire no se considera igual a 1.

R

Microscopía Ópticai de Minerales

ni Sen i = nr Sen r

N

i ni

de refracción ni n r ==Índices Índices de refracción

nr

r

Rr

de incidencia i r ==Ángulos Angulos de incidencia y de y de refracción refracción la interfase N = Normal Normal aa la interfase

Figura 1.11

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

1 3

Humberto Chirif

1 4

1 r1

r2

Nr = 1,0 Ni = 2,0

i4

4

r3

3

i1

i2

i3

2

l4= i 4

3 2

4

i

r = ArcSen (2,0 Sen i)

25º

57º41`24``

26º

61º15`00``

27º

65º13`12``

28º

69º52`12``

29º

75º50`24``

30º

90º

31º

Reflex.Total

32º

Reflex.Total

33º

Reflex.Total

03º34` 03º58` 04º39` 05º58` 14º10`

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

Para el caso de minerales isótropos absorbentes, la ecuación considera al coeficiente de absorción kl (ecuación de Beer):

(n - no)2 + k2 R =

compuesto (ver figura 1.13).

(n + no )2 + k2

Para medios anisótropos es necesario considerar los dos valores de índices de refracción y los dos valores del coeficiente de absorción del mineral en la superficie pulida, además de los ángulos entre el plano de vibración de la luz incidente y las direcciones privilegiadas de vibración del mineral en la superficie pulida:

2 2 = (n1 - no ) + k1

R

Cos2



+ 

(n1 + no

)2

2

+ k1

(n2 - no )2 + k2 2 2

El microscopio de polarización es un microscopio compuesto al que se le ha provisto de dos polarizadores y una platina giratoria. El primer polarizador se ubica antes de la muestra, para de esta forma estudiar los objetos con luz linealmente polarizada. La platina giratoria permite girar a la muestra y de esta forma la dirección de vibración de la luz linealmente polarizada incide en la muestra con diferentes orientaciones. El polarizador (analizador) superior se ubica entre la muestra y el ocular permitiendo analizar si el mineral estudiado es capaz de hacer variar la dirección de la luz linealmente

1

Cos2



(n2 + no )2 + k2

objeto y a una distancia menor a la focal a un segundo lente biconvexo, la primera imagen será el objeto del segundo lente el cual generará una imagen virtual, invertida y mucho más grande. Esta combinación de lentes no es otra cosa que un microscopio

2

polarizada incidente (ver figura 1.14). Los microscopios de polarización presentan un sistema de luz transmitida para el estudio de minerales transparentes y otros de luz reflejada para estudio de minerales opacos. A los equipos provistos sólo de sistema de luz transmitida comúnmente se les denominan microscopios petrográficos, puesto que sirven para el estudio de minerales formadores de rocas, y

a

los

e

quipos

EL MICROSCOPIO DE POLARIZACIÓN

provistos de ambos sistemas se les denomina microscopios universales.

Cuando unÓptica objeto se encuentra a una distancia Microscopía de Minerales 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-

En las figuras 1.15 y 1.16 se representan las 1 partes de los microscopios de luz transmitida y de 5 luz reflejada y a continuación se explica brevemente las características de cada parte.

Humberto Chirif

1 6

Figura 1.13 Esquema del microscopio compuesto: El objeto de 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 encima a una distancia menor a sudistancia focal, generan- do una imagen final virtual, normal y mucho más grande.

Figura 1.14

Esquema del microscopio de polarización: Se trata de un microcopio compuesto provisto de dos polarizadores, uno inferior ubicado debajo de la platina y que permite estudiar a los minerales con luz linealmente polarizada, y otro superior, ubicado entre el objetivo y el ocular y que permite analizar el efecto de la luz linealmente polarizada sobre el mineral estudiado.

Base Los microscopios de polarización de luz transmitida tienen la fuente luminosa en la base, donde además se ubican el vidrio mate, un espejo o prisma para desviar los rayos hacia arriba verticalmente, el diafragma de campo luminoso y el filtro azul. La fuente luminosa emite luz blanca y su intensidad puede ser regulada. El vidrio mate permite que pase la luz sin dejar pasar la imagen del filamento de la lámpara; la luz sale de toda la superficie del vidrio en forma homogénea, como luz natural, es decir que sus rayos componentes no están polarizados.

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

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

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

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 diafragma de apertura impide el paso de los rayos externos del haz permitiendo aislar detalles pequeños de la muestra sin cambiar de objetivo.

Conjunto subplatina El conjunto subplatina está conformado por el condensador de bajo poder, el polarizador, el diafragma de apertura y el condensador de alto poder. Los condensadores son lentes convergentes que acercan a los rayos para que la cantidad de luz se conserve sin iluminar sus paredes internas.

Microscopía Óptica de Minerales

1 7

OCULAR

LENTE AMICCIBERTRAND ANALIZADOR

ESTATIVO

CAVIDAD PARA COMPENSADORES OBJETIVO TORNILLO DE ENNFOQU E

MUESTRA PLATINA

CONDESADOR DE ALTO PODER

TORNILLO DEL CONJUNTO SUBPLATINA

DIAFRAGMA DE APERTURA POLARIZADOR CONDENSADOR DE BAJO PODER

BASE FILTRO AZUL

Figura 1.15

DIAFRAGMA DE CAMPO

VIDRIO MATE

LÁMPARA DE LUZ TRANSMITIDA

Microscopio de polarización de luz transmitida.

POLARIZADOR

TUBO ILUMINADOR DE LUZ REFLEJADA (TUBO EPI-ILUMINADOR)

DIAFRAGMA DE APERTURA DIAFRAGMA DE CAMPO

OCULAR

CONDENSADOR LENTE AMICCIBERTRAND

FILTRO AZUL VIDRIO MATE

ANALIZADOR

LÁMPARA

ESPEJO SEMIREFLECTOR CAVIDAD PARA COMPENSADORES

ESTATIVO

OBJETIVO MUESTRA PLATINA TORNILLO DE ENFOQUE

Figura 1.16

Microscopio de polarización de luz reflejada.

Humberto Chirif

1 8

Figura 1.17

Luz Ortoscópica LUZ ORTOSCÓPICA (Haz de rayos paralelos)

Luz Conoscópica LUZ CONOSCÓPICA (Haz de rayos cónico con el vértice enfocado en la muestra)

Para observación de características de una superficie

Para estudio de figuras de interferencia

Lente Bertrand fuera de secuencia

Lente Bertrand en secuencia (o retirar ocular) Nícoles cruzados Objetivo de alto poder (40X) bien centrado Condensador de alto poder Compensadores (para ver el signo óptico)

Diferencias entre luz ortoscópica y luz conoscópica.

Platina

Objetivos

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

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

Microscopía Óptica de Minerales

1 9

inferior se encuentra engastado el lente objetivo y en la parte superior presenta una rosca para sujetarlo al sistema revolver. En la superficie del cilindro se encuentran gravadas sus características (ver figura 1.18), las cuales se resumen en los siguientes conceptos: AI =

AA=

NA=

Amplificación Inicial o amplificación del objetivo. Existen objetivos de baja amplificación (3,2X a 5X), amplificación media (10X, 20X), amplificación alta (40X, 45X) y muy alta (100X) Apertura Angular.- Es el ángulo entre los rayos más divergentes que llegan al lente objetivo desde el punto central de la muestra. Apertura numérica = n Sen  , donde n es el índice de refracción del medio (aceite o aire) y,  es igual a 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 de 160 mm en los microscopios de luz transmitida, y 210 mm en los de luz reflejada. Correcciones.- Se refiere a si el objetivo puede ser usado para observación de muestras con cubreobjeto o sin cubreobjeto. Si se indica «0,17» significa que dicho objetivo se puede utilizar para estudio de secciones delgadas (0,17 mm es el espesor del cubreobjeto). Si se indica «0» es un objetivo que puede ser usado indistintamente para secciones con o sin cubreobjeto. Otros conceptos importantes relacionados a los objetivos son los siguientes: Distancia libre de trabajo (DLT).- Distancia entre la parte más baja

del objetivo (que en muchos casos es un anillo protector de metal) y la parte más alta del objeto. Profundidad de enfoque (PE).- Distancia entre el límite superior e inferior enfocado. Es una función inversa de la apertura numérica. A mayor apertura numérica, menor profundidad de enfoque (ver figura 1.18). Límite de resolución.- Distancia mínima entre líneas que pueden ser separadas (reconocidas) por cada objetivo.

Cavidad para compensadores Es una cavidad larga ubicada entre el objetivo y el analizador con orientación diagonal (45º) con respecto a las direcciones privilegiadas 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 de propiedades (punto 3.2), principalmente analiza si el mineral estudiado origina algún cambio en la dirección de vibración de la luz 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 el condensador de alto poder y un objetivo de gran aumento, para obtener luz conoscópica para la observación de figuras de interferencia (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 1.1 Características de los objetivos. Relación numérica entre apertura angular, apertura numérica, distancia libre de trabajo, profundidad de enfoque cantidad de líneas que pueden ser reconocidas y límite de resolución para objetivos de diferentes amplificaciones iniciales AI

AA

NA

DLT

PE

Humberto Chirif

2 0

Figura 1.18

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

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

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

objetivo y genera la amplificación total (amplificación del ocular por la del objetivo). El ocular se encuentra engastado en un cilindro que encaja en la parte superior del tubo vertical. El lente ocular mismo se ubica en la parte superior del cilindro, en un sistema que permite moverlo ligeramente en forma vertical para que cada observador enfoque según su medida de vista. Existen oculares de baja amplificación (5X a 6X), amplificación media (10X, 12X) y amplificación alta (16X). En la parte media del cilindro, aproximadamente donde se forma la imagen del objetivo, se encuentran engastados dos hilos perpendiculares que sirven para dividir el campo visual en cuatro cuadrantes.

Microscopía Óptica de Minerales

CORRECCIONES AL MICROSCOPIO DE POLARIZACIÓN Con el uso del microscopio algunas de sus partes se aflojan y descentran y por ello es necesario regularmente hacer ciertas correcciones, siendo las principales el centrado de objetivos, centrado de fuente luminosa y la corrección de perpendicularidad entre polarizador y analizador.

Corrección de objetivos descentrados Cuando el eje del objetivo no coincide exactamente con el eje del microscopio decimos que el objetivo se encuentra descentrado. Al girar la platina veremos que el objeto ubicado en el centro del campo visual no gira sobre su propio eje sino que sale del centro y hace una órbita circular. Si el objetivo está muy descentrado la órbita sale del campo visual. Si la órbita tiene forma de «e» es porque además del objetivo, la platina también está descentrada, para lo cual se requiere la intervención de un técnico especialista en 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 puntual en 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 del microscopio decimos que la fuente luminosa está descentrada. El campo visual no se ve homogéneamente iluminado y los minerales presentan sombras hacia un lado. Para corregir ello se procede de la siguiente manera (ver figura 1.19): 1)

Colocar el objetivo de menor aumento correctamente centrado.

2)

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

3)

Cerrar diafragmas de apertura y de campo luminoso.

2 1 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.

25) 2

Enfocar una sección delgada y retirarla.

6)

Centrar el punto luminoso con los tornillos moleteados del conjunto subplatina, o del prisma de la base, según el modelo del microscopio.

7)

Abrir diafragma de campo luminoso hasta que el polígono quede 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 entre nícoles cruzados no serán las correctas (los minerales isótropos no se ven oscuros y los anisótropos presentan colores diferentes a 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 (SECCIONES DELGADAS Y PULIDAS) El microscopio de polarización requiere de una preparación adecuada de la muestra que empieza con una rigurosa selección de la zona a estudiar; esto puede ser una venilla, una capa, la masa fundamental de una roca, etc. Si el objetivo es estudiar minerales transparentes se debe preparar una sección delgada y si se quiere estudiar minerales opacos se preparará una sección pulida. En la figura 1.20 se representa el proceso de preparación de secciones delgadas o pulidas. Si la muestra es deleznable o muy delicada, será recomendable impregnarla con resina o bálsamo de Canadá al vacío, con lo cual la muestra adquiere mayor cohesión. Luego se realiza el corte de la porción seleccionada. Si se trata de una sección delgada se deberán realizar dos cortes paralelos con una separación de aproximadamente 1 mm, pulir una cara y pegarla sobre una lámina

Humberto Chirif

Microscopía Óptica de Minerales

2 3 Corrección de Objetivos CORRECCIÓN DE OBJETIVOS DESCENTRADOS Descentrados

(1)

(2)

(4)

(3)

(5)

Corrección de Fuente Luminosa CORRECCIÓN DE FUENTE LUMINOSA DESCENTRADA Descentrada

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 trozo cortado se engastará en una briqueta de resina epoxy u otro producto similar. Luego las muestras se desgastarán sobre superficies de pulido con 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 30 m, 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.

Humberto Chirif

2 4

Sección delgada

Sección pulida

Abrasivos: ABRASIVOS: Carburundum Alúmina Polvo de diamante LUBRICANTES: Lubricante s: Agua Alcohol Aceites

Figura 1.20

Preparación de secciones delgadas y secciones pulidas.

Superficie SUPERFICIE dePULIDO: Pulido: DE Vidrio Plomo Plástico Hierro fundido

PÁGINA EN BLANCO

Boletín N° 1, Serie J - INGEMMET

Dirección de Recursos Minerales y Energéticos

CAPÍTULO II CRISTALOGRAFÍA Y CARACTERÍSTICAS ÓPTICAS DE LOS MINERALES GENERALIDADES MINERALES

SOBRE

LOS

formas de pentadodecaedros, de octaedros, de cubos o combinaciones de estas formas, y en cada caso con diferentes calidades 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 dependerá de las condiciones de formación en el yacimiento, tales como disponibilidad de espacio, velocidad de variación de la presión o la temperatura, entre otras. Pero absolutamente en todos los casos, todos los cristales de pirita que se formen tendrán siempre el mismo ordenamiento cristalino (isométrico, diploidal 2/m3), de lo contrario ya no sería pirita y estaríamos hablando de una transformación de una especie en otra.

Los minerales son compuestos naturales, inorgánicos, sólidos, con composición 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 los sulfuros de fórmula general FeS2. Sus elementos constituyentes presentan un ordenamiento cristalino único (isométrico, diploidal 2/m3) que resulta característico de esa y solo de esa especie. Sin embargo, en la composición química pueden haber pequeñas modificaciones producidas por sustituciones de níquel o cobalto por el hierro, las cuales no influyen en el arreglo cristalino, pero sí en sus propiedades (por ejemplo, con el incremento de níquel disminuye ligeramente la dureza del mineral y éste adquiere una tonalidad tenuemente rosácea).

CARACTERÍSTICAS CRISTALOGRÁFICAS Y ÓPTICAS DE LOS MINERALES. INDICATRICES ÓPTICAS Las características cristalográficas más generales de un mineral son los periodos con que se repite la partícula elemental o embrión del cristal y los ángulos entre las direcciones de repetición, lo cual define a los sistemas cristalinos (figura 2.2). Según dichas características podemos reconocer tres grupos de minerales:

Los minerales se forman por ordenamiento de elementos con disposiciones tridimensionales específicas y repetición de la molécula elemental a distancias específicas en direcciones específicas. Ello obedece a clases de simetría de los sistemas cristalinos, de tal manera que cada especie mineral presenta una estructura interna propia, la cual se puede manifestar o no en formas externas. El desarrollo de estas formas depende del ambiente de formación. En la figura 2.1 se representa el desarrollo de un cristal.

a)

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

b)

Minerales con periodos de repetición de igual magnitud

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

c b 

 

Cristal

Molécula

2 2

Figura 2.1

Retículo Desarrollo tridimensional de los minerales. Existiendo la disponibilidad química y las condiciones Humberto Chirif físicas apropiadas, los elementos se unen ordenadamente formando un arreglo cristalográfico característico. El desarrollo de las caras externas depende de las condiciones físicas particulares del yacimiento.

Boletín N° 1, Serie J - INGEMMET

Sistema

Dirección de Recursos Minerales y Energéticos

Característic as

Clases de Simetría

Cúbico

Hexaquisoctaédrica Giroídica Hexaquistetraédrica Diploédrica Tetratoídica

Tetragon al

Bipiramidal tetragonal Trapezoédrica tetragonal Piramidal ditetragonal Escalenoédrica tetragonal Piramidal tetragonal Biesfenoídica tetragonal

Hexagon al

Trigonal

Bipiramidal dihexagonal Trapezoédrica hexagonal Piramidal dihexagonal Bipiramidal ditrigonal Bipiramidal hexagonal Piramidal hexagonal Bipiramidal trigonal

Rómbico

Escalenoédrica hexagonal Trapezoédrica trigonal Piramidal ditrigonal Romboédrica Piramidal trigonal

Bipiramidal rómbica Biesfenoídica rómbica Piramidal rómbica Monoclíni co Prismática Esfenoídica Domática Triclínico Pinacoidal Pedial

Figura 2.2

Características de los sistemas cristalinos.

Microscopía Óptica de Minerales

en direcciones coplanares y un periodo diferente en otra dirección (sistemas tetragonal, hexagonal y trigonal). c)

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

Análogamente, los minerales presentan índices ópticos (de refracción o de reflexión, según sea el caso de minerales transparentes u opacos) en tres diferentes direcciones siempre ortogonales entre sí (conocidas como direcciones privilegiadas). El modelo que representa las características ópticas de un mineral (variación de la magnitud de los índices según la dirección) es conocido como «indicatriz óptica». Según las características ópticas y —por ende— la morfología de las indicatrices, se pueden reconocer tres grupos de minerales: a)

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

b)

Minerales con índices de igual magnitud en direcciones coplanares y de magnitud diferente en la dirección ortogonal a dicho plano (anisótropos uniáxicos). La indicatriz será un elipsoide de revolución.

Figura 2.3

2 3 c)

Minerales con índices de diferentes magnitudes en cada una de tres direcciones ortogonales entre sí (anisótropos biáxicos). La indicatriz será un elipsoide triaxial.

En la figura 2.3 se comparan las características cristalográficas con las ópticas y se muestran los tres tipos de indicatrices. En la figura 2.4 se explican las características de las indicatrices de minerales isótropos y anisótropos. Allí se puede observar que los minerales isótropos presentan un único valor de índice de refracción (n); por otro lado, los minerales anisótropos uniáxicos presentan dos valores (n  y n, índice ordinario y extraordinario respectivamente), y los anisótropos biáxicos presentan tres valores (n, n y n). La indicatriz de minerales uniáxicos presenta una única sección circular, es decir, una sección en la cual los índices tienen la misma magnitud en cualquier dirección de ese plano (n), mientras que las indicatrices de minerales biáxicos presentan dos secciones circulares (n). Los ejes perpendiculares a las secciones circulares se conocen como ejes ópticos. El ángulo que hacen los ejes ópticos de los minerales biáxicos se denomina ángulo 2V.

Comparación entre características cristalográficas y ópticas de los minerales.

Humberto Chirif

2 4

Figura 2.4

Tipos de indicatrices y sus elementos.

REDUCCIÓN DE TRES A DOS DIMENSIONES Si se hace un corte al cristal para preparar una sección delgada o pulida, estaremos reduciendo los aspectos morfológicos y ópticos de 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 tres índices ópticos, los que están en direcciones ortogonales entre sí (direcciones privilegiadas del mineral en la sección) y corresponden a los radios principales de la elipse de intersección de la indicatriz con el plano de corte (ver figura 2.5).

LUZ LINEALMENTE TRANSMITIDA EN TRANSPARENTES

POLARIZADA MINERALES

Con el microscopio de polarización de luz transmitida podemos estudiar la interferencia de luz linealmente polarizada en un determinado corte del mineral transparente (sección delgada) y en diferentes posiciones, esto último gracias a la

platina giratoria del microscopio (ver figura 2.6).

En minerales isótropos (sistema cúbico y mineraloides) Microscopía Óptica de Minerales Como sabemos, cualquier corte que se haga en un mineral isótropo (sistema cúbico o sustancias amorfas) permitirá obtener secciones con índices de refracción de la misma magnitud en cualquier dirección. En consecuencia, en los minerales isótropos, cualquiera sea la orientación del corte, tendremos siempre una sección circular, y cualquiera sea la posición sobre la platina, el rayo de luz linealmente polarizada atravesará al mineral sin variar su dirección de vibración y, en consecuencia, llegará al analizador con una dirección de vibración perpendicular a la dirección privilegiada de éste y no lo podrá cruzar. Los minerales isótropos entre nícoles cruzados se verán permanentemente en extinción (ver figura 2.7).

En minerales anisótropos En los minerales anisótropos, en el caso de cortes basales, se obtendrán secciones circulares en las cuales el comportamiento de la luz linealmente polarizada es semejante al caso de minerales isótropos, y para cualquier otro corte se tendrán secciones con dos índices de diferentes magnitudes dispuestos en direcciones

2 5

Humberto Chirif

2 6

Figura 2.5

Orientación del corte, forma de los cristales y valores de índices en la sección. A la izquierda se muestra la forma tridimensional 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 corte como B, se obtendrá una sección con índices a y b,y si se hace un corte como C, se obtendrá una sección con un índice a y otro índice intermedio entre b y g, al que se denomina g‘. Obsérvese que los índices siempre están incluidos en 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  y , el rayo 2 encontrará los índices  y  y el rayo 3 a los índices  y . 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  y ‘. Si la sección delgada está orientada sobre la platina de tal manera que la dirección de uno de los índices de refracción coincide con la dirección de vibración del rayo incidente, entonces la luz pasará por el mineral sin que cambie su dirección de vibración. Esta situación se repite si giramos la platina 90º.

Microscopía Óptica de Minerales

2 7

Analizador Analizador

Polarizado Polarizador r

Figura 2.7

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

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 direcciones privilegiadas del mineral, el rayo atravesará al mineral sin variar su dirección de vibración y, en consecuencia, entre nícoles cruzados, veremos el mineral en extinción (ver figura 2.8, izquierda). Si giramos la platina a cualquier lado en un ángulo diferente a 90°, el rayo linealmente polarizado incidente se descompondrá en dos rayos que vibran en cada una de las direcciones privilegiadas del mineral con diferentes velocidades y longitudes de onda. Al llegar a la superficie superior de la sección, los rayos estarán desfasados y al abandonar el mineral interferirán y se propagarán con igual velocidad y longitud de onda (la correspondiente al medio —aire o aceite—), pero cada uno seguirá vibrando en la dirección del índice respectivo (ver figura 2.8, derecha). Al llegar al analizador, de ambas componentes habrá una resultante con dirección de vibración coincidente con la del analizador, la cual la podrá atravesar y hará posible que se vea al mineral 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 como ocurre en una roca en cuya sección se verán diversos cristales de una misma especie; los cristales de corte circular los veremos permanentemente en

extinción, los de corte vertical mostrarán la máxima anisotropía, mientras que los de cortes intermedios mostrarán anisotropías intermedias (ver figura 2.9).

LUZ LINEALMENTE POLARIZADA 2 REFLEJADA EN 8 MINERALES OPACOS Análogamente a lo visto con los índices de refracción en minerales transparentes, los rayos de luz linealmente polarizados se reflejan en superficies pulidas de minerales opacos isótropos sin que varíe la dirección de vibración, en consecuencia, se verán entre nícoles cruzados permanentemente en extinción. En superficies pulidas de minerales opacos anisótropos, los rayos de luz linealmente polarizados se reflejan variando la dirección de vibración, en consecuencia, se podrán ver entre nícoles cruzados (ver figura 2.10).

PROPIEDADES QUE SE ESTUDIAN CON EL MICROSCOPIO DE POLARIZACIÓN El estudio de minerales con el microscopio de polarización es una especialidad notoriamente diferente al estudio macroscópico. Algunas propiedades macroscópicas de minerales son diferentes bajo el microscopio de polarización, como el color, mientras que otras, como el relieve, pueden ser determinadas exclusivamente con dicho equipo. En la tabla 2.1 se indican las propiedades que se estudian con ayuda 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.

Humberto Chirif

Microscopía Óptica de Minerales

2 9

Vci ci

Analizador Analizador

V1 1

Polarizador Polarizad or

Figura 2.8

Comportamiento de mineral anisótropo en luz transmitida y nícoles cruzados.

ROCA

PLANO DE CORTE SECCIÓN DELGADA Sección Delgada

Figura 2.9

Sección delgada de una roca mostrando granos con diferentes cortes.

Humberto Chirif

3 0

Analizador

Analizador

Polarizador

Polarizador

Mineral anisótropo

Mineral isótropo

Figura 2.10 Luz linealmente polarizada reflejada sobre una sección de un mineral opaco. Esta luz se refleja en el espejo semireflector e incide en la superficie de la sección pulida. Si se trata de un mineral isótropo (izquierda), la luz se reflejará sin cambiar su dirección 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 2.1 Propiedades mineralógicas que se estudian con el microscopio de polarización Tipo de Iluminación Luz Ortoscópica

Nícoles paralelos

Nícoles cruzados

Tipo de Propiedad es Ópticas

Nícoles cruzados

Color Pleocroísmo Relieve

Estructurales

Tamaño Morfología Clivaje

Ópticas

Anisotropía Color de Interferencia Birrefringenci a Extinción Elongación Maclas Zonamiento Carácter óptico Signo óptico Ángulo 2V

Estructurales Luz Conoscópica

Luz Transmitida

Ópticas

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

Luz Reflejada Color Pleocroísmo Reflectancia Birreflectancia Dureza relativa Tamaño Morfología Clivaje Anisotrop ía Reflexion es Internas Maclas Zonamiento (Carácter óptico)* (Signo óptico)*

Microscopía Óptica de Minerales

3 1

Tabla 2.2 Principales minerales transparentes ordenados por clase, subclase, Sub clas e NSILs

Grupo

Especie

Olivino Andalucit a Cianita Silimanita Topacio Circón Titanita Dumortier ita GRANATE SSILs Vesubiana Epídota CSILs Turmali na Berilo Cordierita ISILs PXs Omfacita Egirina-augita Jadeita Egirina Diópsido Hedenbergita Augita Pigeonita Clinoenstatita Clinoferrosilita Ortoenstatita Hiperstena Ortoferrosilita Espodumena Rodonita Wollastonita ANFs Antofilita Cummingtonit a Tremolita Actinolita Abreviaturas: Hornblenda NSILs = NesosilicatosRiebeckita ARCs = Arcillas Glaucofana HLs SSILs MCs OXs CSILs SPTs HOXs ISILs CLOs CBTs FSILs FPs SFTs

= Haluros = Sorosilicatos = Micas = Óxidos = Ciclosilicatos = Serpentinas = Hidróxidos = Inosilicatos = Cloritas = Carbonatos = Filosilicatos = Feldespatos = Sulfatos

Sub clas e FSILs

Grupo

ARCs

Especie

Caolinit a Dickita Illita Esmecti ta Montmorillo nita Pirofilita Talco MCs Muscovit a Paragoni ta Glauconi ta Flogopit a Biotita Margarit a Lepidolita SPTs Antigorita Crisotilo CLOs Clorita Apofilita TSILs Sílice Cuarzo Tridimita Cristobali ta Coesita Estishovi ta Ópalo FPs Ortosa Hialofan a Celsian a Sanidin a Microcli na Anortoclasa PGs Albita Oligoclas a Andesina Labradori ta Bytownit TSILs = Tectosilicatos a PGs = Plagioclasas FDs = Feldespatoides Anortita ANFs = Anfíboles FFs = Fosfatos FDs Nefelina ZEOs = Zeolitas PXs = Piroxenos Leucita grupo y especie Sodalita Nosean a Haüyna Analcita Cancrini

Clase

HLs

OXs

HOXs

CBT

SFTs

FFTs

Sub Clas e

Especie

Halita Silvita Cerargiri ta Bromargir ita Fluorita Atacamita Corindó n Periclas a Rutilo Anatasa Espinela Perovski ta Brookita Casiterita Brucita Gibbsit a Diaspo ra Goethit a Lepidocrocita Calcita Rodocrosit a Siderita Smithsonit a Magnesita Aragonito Estroncian ita Cerusita Witherita Dolomita Anquerita Baritina Celestita Anglesita Anhidrita Yeso Calcantit a Melanteri ta Epsomit a Goslarita Jarosita Alunita Xenotim o Monacita Vivianita Apatito Piromorfi

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3 2

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

ENs

SULs

Abreviaturas: ENs = PGRs = SULs = PRJs = SFSs = CGRs = OXs = SFSsPb= plomo WFTs

Grupo

Especie Oro Plata Cobre Arsénico Antimonio Bismuto Grafito Argentita Calcosita Digenita Bornita Calcopirita Galena Escalerita Pirrotita Pentlandita Covelita Rejalgar Oropimente Estibnita Bismutinita Pirita Bravoita Marcasita Arsenopirita Molibdenita

Elementos nativos Platas grises Sufuros Platas rojas Sulfosales Cobres grises Óxidos Sulfosales de = Wolframatos.

Abrev. Au Ag Cu As Sb Bi gf ar g cc dg bn cp gn ef po pnt cv rj or p stb bmt py bv mc apy mb

Clase

Grupo PGRs PRJs CGRs

SFSs SFSsPb

OXs

WFTs

Especie Pearcita Polibasita Proustita Pirargirita Tetraedrita Tennantita Bournonita Boulangerit a Jamesonita Enargira Luzonita Cuprita Tenorita Magnetita Hematina Ilmenita Rutilo Pirolusita Casiterita Cromita Wolframita

Abrev. prc plb pro pgt tet ten bnn blg jm en luz cup tn mt hm il rt prl cst crm Wfm

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3 2

CAPÍTULO III ESTUDIO CON ILUMINACIÓN ORTOSCÓPICA TRANSMITIDA ESTUDIO CON NÍCOLES PARALELOS

Determinación del índice de refracción

Las propiedades que se estudian con luz ortoscópica transmitida y nícoles paralelos son el color, el pleocroísmo, el relieve, el tamaño, la morfología y el clivaje, tal como se vio en el capítulo 2.

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

Color El color de un mineral en lámina delgada no presenta tantas variaciones como se verían macroscópicamente; esto se debe a que con un espesor de 30 m el efecto de las impurezas es mínimo (por ejemplo, tanto el cuarzo rosado como el blanco o el gris los veremos incoloros en sección delgada). La descripción del color la hacemos tomando en cuenta el color principal, la intensidad y la tonalidad (por ejemplo, amarillo claro verdoso). Es preferible evitar las comparaciones. A continuación citamos algunos ejemplos de colores de minerales en sección delgada: 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 grado de absorción depende del espesor de la muestra, en consecuencia, hay que resaltar que el pleocroísmo observado en secciones delgadas de 30 mm de espesor será radicalmente diferente al observado en muestras gruesas. En función a la magnitud del cambio podemos calificar al pleocroísmo como fuerte (por ejemplo, biotita, glaucofana), moderado (clorita, hornblenda) o débil (cordierita, sillimanita).

refractómetro. Los tres primeros se basan en la comparación del índice del mineral el del medio en el Boletín a N°estudiar 1, Serie J con - INGEMMET que éste se encuentra inmerso, que puede ser otro mineral, bálsamo de Canadá o aceite (ver figura 3.1). El relieve (en realidad, la sensación óptica de relieve) es una propiedad de los minerales transparentes que hace ver más altos a los granos de minerales de índice de refracción mayor que el de los vecinos, mientras que los granos con índice menor, se ven como depresiones. A mayor diferencia entre los índices, mayor será la sensación óptica de relieve. Tomando como material de referencia al bálsamo de Canadá (n = 1,55) diremos que tienen relieve negativo los minerales de índice menor a éste, y relieve positivo los minerales de índice mayor (ver figura 3.1). La linea brillante o linea de Becke es aquella que se forma al desenfocar el mineral, aumentando ligeramente la distancia entre el objetivo y el objeto. Cuando la diferencia entre el índice de refracción del mineral a estudiar y del medio en que este se encuentra inmerso es marcada, se forma una línea brillante nítida que se dirige claramente al medio de mayor índice. Por el contrario, si la diferencia es mínima, se formará una línea tenue y será necesario aumentar el contraste (bajar intensidad de la luz y cerrar diafragma de apertura) y enfocar y desenfocar varias veces para poder apreciarla. El fundamento de la formación de esta línea lo podemos ver en la figura 3.2. El método de la sombra o iluminación oblicua consiste en interrumpir con un obstáculo opaco un lado del haz de luz del microscopio entre la fuente luminosa y el conjunto subplatina, acercándolo lentamente hacia el centro, para luego observar cómo se ensombrece el grano mineral a estudiar. Si éste tiene índice de refracción similar al medio en el que se encuentra inmerso, entonces se ensombrecerá homogéneamente; pero si su índice es mayor, aparecerá una sombra por el mismo lado por donde se introduce el obstáculo opaco (ver figura 3.1). Estos tres primeros métodos pueden ser aplicados tanto en secciones delgadas convencionales como en preparados especiales de granos

sueltos inmersos en aceite de índice de refracción conocido. Este segundo tipo de muestra permite una determinación más precisa. En la figura 3.3 se Dirección de Recursos Minerales y Energéticos dan indicaciones para su preparación.

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3 2

Figura 3.1

Métodos para la estimación del índice de refracción relieve (arriba), línea de Becke (centro) y método de la sombra (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 borde y aparece una línea brillante que se dirige hacia el material de mayor índice de refracción.

3 3

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3 4

Malla 100

Malla 170

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. En cada 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 con la bagueta; tapar y presionar ligeramente para expulsar las burbujas. (E) Determinar el índice o el rango de los índices del mineral problema haciendo comparaciones con diferentes aceites.

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3 5 Gem GEMA a Ocul OCULAR ar

Aceit ACEITE

n

e

Hemisfe HEMISFERIO rio DE VIDRIO

N

PANTALLA Pantall GRADUADA

4

de Vidrio

3 2 1

a Gradua da Para rayo Para rayo 2:

1,80

2:

NVIDRIO NGEMA

=

Sen 90º Sen ic

=

1

1,70

Sen ic

1,60 1,50

Entonces: Entonce

NGEMA = NVIDRIO Sen ic

s:

NACEITE

NGEMA = 1,55

1,40 1,30

Figura 3.4

Refractómetro de Pulfrich. Por la ventana frontal ingresan rayos luminosos con diferentes ángulos; sólo nos interesan los que inciden en el centro del hemisferio de vidrio, o lo que es lo mismo, en el centro de la ventana superior. En dicha ventana se coloca una gota de aceite de índice conocido (1,81), y sobre ésta una cara plana y limpia 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 y se pierden. Los rayos que inciden con ángulo superior al crítico se reflejan e iluminan la pantalla graduada. El límite de 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.

Los refractómetros son instrumentos para medir el índice de refracción tanto de materiales sólidos como líquidos. Existen diferentes tipos; uno de los más usados, principalmente en el estudio de gemas, es el de Pulfrich. Este instrumento consiste en un hemisferio 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 una cara plana de la muestra y la tercera que es el ocular). En la muestra se reflejan los rayos que incidan con ángulo superior al ángulo crítico e iluminan una pantalla graduada donde se indican los valores de índices de refracción. Por el ocular se observa la pantalla graduada y se hace la lectura del índice de

refracción de la muestra (ver figura 3.4).

Tamaño Para la medición del tamaño de los

3cristales, se requiere previamente saber la 6medida de las unidades marcadas en el ocular. Para ello, comparamos las unidades del ocular con las de un objeto micrométrico para cada objetivo. Conociendo el valor de las unidades del ocular se puede medir el tamaño de los minerales (ver figura 3.5). Para determinar el espesor de los granos, se requiere previamente conocer la magnitud del desplazamiento vertical de la platina al girar una unidad el tornillo de enfoque (aproximadamente 2 m). Luego, bastará pasar de la posición de enfoque de la superficie superior a la de enfoque de la superficie inferior del grano, observando la cantidad de unidades del tornillo giradas.

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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.

3 7

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3 8 Forma Según el desarrollo de sus formas externas, los cristales pueden ser euhedrales, subhedrales o anhedrales. Son euhedrales o idiomorfos si presentan totalmente formas externas geométricas definidas; son subhedrales o hipidiomorfos si presentan sólo parcialmente dichas formas, y son anhedrales o xenomorfos si no las presentan. La forma de los cristales depende en gran medida de las condiciones del medio en que éstos se han desarrollado, y por lo tanto, no es una característica distintiva del mineral. Por el desarrollo preferencial de una, dos o tres dimensiones, los cristales

Figura 3.6

Figura 3.7

pueden ser aciculares, listonados, laminares, tabulares, columnares o isométricos (ver figura 3.6). La forma de presentarse (hábito) que tienen los minerales depende del mineral mismo y de las condiciones del medio. Las formas que observamos en las secciones delgadas son reducciones bidimensionales de realidades de tres dimensiones. La observación de diferentes granos de un mismo mineral permite interpretar la forma tridimensional del mismo. En la figura 3.7 se muestran formas bidimensionales propias de los diferentes sistemas cristalinos.

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

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

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3 9

Clivaje La calidad del clivaje la podemos calificar como perfecta, buena, mediana, mala, imperfecta o ausente. Para el estudio de esta propiedad se debe indicar tanto la calidad como las direcciones; para ello es conveniente buscar cortes perpendiculares al plano de 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 del mineral en la sección delgada, también, podemos identificar el índice mayor y menor y determinar la diferencia entre ellos. Estas determinaciones las hacemos a través del estudio de las propiedades extinción, los colores de interferencia, la birrefringencia y la elongación. Finalmente, la información cristalográfica y óptica la reunimos en un gráfico al que llamamos diagrama de orientación. En este punto veremos en qué consiste cada una de las propiedades mencionadas.

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

PLANO DE CLIVAJE

al circular. Los minerales anisótropos con corte circular no dejan pasar 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 direcciones privilegiadas del mineral y del microscopio coinciden, la dirección de vibración del rayo de luz linealmente polarizada, que incide en el mineral, no cambia al atravesarlo y en consecuencia no pasa luz a través del analizador (ver figura 2.6). Decimos, entonces, que el mineral se encuentra en su posición de extinción, la cual se repite cada 90°. Si tenemos cristales subhedrales o euhedrales, podremos relacionar las direcciones de los índices de refracción con las formas externas del cristal. Si el ángulo entre la dirección de uno de los índices y la dirección de uno de los ejes cristalográficos es cero, diremos que el mineral presenta extinción paralela; si es diferente a cero, diremos que se trata de extinción oblicua. Si las direcciones privilegiadas coinciden con las trazas de planos de simetría en ese corte, diremos que el mineral presenta extinción simétrica. Si el grano estudiado es anhedral y no presenta clivaje o algún otro rasgo estructural que nos sirva de referencia para indicar las direcciones de los índices de refracción, entonces, no se podrá calificar la propiedad extinción. En la figura 3.9 se presentan los diferentes tipos de

TRAZAS GRUESAS Y DIFUSAS

SECCIÓN OBLICUA

SECCION PERPENDICULAR

CLIVAJE PERFECTO

CLIVAJE BUENO

trazas contínuas

trazas discontínuas largas

TRAZAS FINAS Y NÍTIDAS CLIVAJE MEDIANO

trazas discontínuas largas

CLIVAJE MALO

CLIVAJE IMPERFECTO

trazas discontínuas cortas

trazas irregulares

TRAZAS ATRAVIESAN AL CRISTAL

Figura 3.8

4 0

TRAZAS NO ATRAVIESAN AL CRISTAL

Arriba. Nitidez de las trazas de clivaje. Abajo. Tipos de clivaje. Humberto Chirif

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Extinción paralela o recta

Figura 3.9

4 1

Extinción oblicua

Extinciòn simétrica

Extinción oblicua respecto al clivaje

No se puede calificar la extinción

Tipos de extinción. Arriba. Representación de cristales en posición de extinción, tal como se observan en el microscopio. Abajo. Representación de las relaciones entre la forma del cristal y las direcciones de los índices de refracción.

extinción, y en la 3.10, los tipos de extinción de cristales de diferentes sistemas en diferentes cortes. Un tipo especial de extinción es la llamada «ondulante», en la cual la superficie del grano no se oscurece homogéneamente, sino por zonas que cambian conforme se gira la platina, dando así la impresión de una onda en movimiento. Este tipo de extinción se debe a deformaciones estructurales del grano, lo cual es muy frecuente en el cuarzo de origen metamórfico. La propiedad extinción es una característica diagnóstica de muchos minerales, incluso, en algunos casos (plagioclasas, anfíboles, piroxenos), el ángulo de extinción permite identificar la composición en series isomórficas.

Color de interferencia Es el color formado por la interferencia de los rayos desfasados al abandonar un medio anisótropo (ver figura 2.8). El color de interferencia depende de la magnitud del desfase y ello depende a su vez de la birrefringencia del mineral y del espesor de la lámina. En un determinado lapso el rayo que vibra en la dirección del índice mayor (rayo lento) habrá recorrido el espesor de la lámina. Esto es: t = d/Vl En ese mismo lapso, el rayo que vibra en la dirección del índice menor (rayo rápido) habrá recorrido el espesor de la lámina más el desfase 

fuera del mineral. Esto es:

t = d/Vr + /V donde t es el lapso, d es el espesor de la

4muestra, Vl es la velocidad del rayo lento, 2Vr es la velocidad del rayo rápido, D es el desfase y V es la velocidad de la luz en el aire. Igualando ambas ecuaciones tenemos: d/Vl = d/Vr + /V  = d(V/Vl - V/Vr) = d(nl - nr) = d  donde nl y nr son los índices de refracción mayor y menor, respectivamente, y  es la birrefringencia (diferencia de índices). Entonces el desfase es igual al espesor del mineral por la birrefringencia. Según el desfase sea menor a una, dos o más longitudes de onda, los colores de interferencia se clasifican en colores de primer, segundo o mayor orden. El color de interferencia de un mineral varía según el corte, el espesor de la sección y la posición sobre la platina (ver figuras 3.11, 3.12 y 3.13), por ello es necesario estandarizar dichos parámetros. El espesor de una sección delgada debe ser 30 m y la posición sobre la platina debe ser de 45° a partir de la extinción (posición de máxima anisotropía). El corte normalmente no lo podemos estandarizar, por ello buscamos el grano en el que se observe el máximo color de interferencia en la posición de máxima anisotropía. El color de interferencia es una característica diagnóstica muy

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Figura 3.10

4 3

Tipo de extinción según sistema cristalográfico y orientación del corte (fuente desconocida).

importante; permite, además, conocer la birrefringencia y calcular el espesor de la muestra. En algunos minerales fuertemente coloreados, como la biotita pardo oscura, el color del mineral puede enmascarar al color de interferencia. Si el grano no presenta espesor constante (durante la preparación de la sección delgada frecuentemente los minerales se desgastan más en los contactos o en los planos de clivaje que en las zonas centrales), entonces podremos observar diferentes colores de interferencia a modo de «curvas de nivel» que indican los espesores.

Birrefringencia. La tabla de Michel-Lévy La birrefringencia es la diferencia entre el índice de refracción mayor y menor de un mineral. Si nos referimos al cristal en tres dimensiones, la birrefringencia será |n-n| en el caso de minerales uniáxicos, y (n-n), en el caso de los biáxicos. Si nos referimos a la superficie de corte, la birrefringencia será igual a la diferencia entre los índices existentes en ese corte. La tabla de Michel-Lévy (ver figura 3.14) relaciona el color de interferencia en términos del desfase o retardo () expresado en nanómetros; la birrefringencia () y el espesor (d) de la lámina delgada expresado en micras:

 = 1000  d (nm) (m) El valor 1000 es la corrección por el empleo de dos unidades de longitud diferentes (nanómetros y micras). Esta ecuación corresponde a una recta que pasa por el origen de coordenadas de un sistema XY, donde X representa a los valores del retardo , Y a los valores del espesor d, y la pendiente vendría a ser 1/1000. Tenemos, entonces, en el diagrama  vs. d, una serie de rectas que pasan por el origen de coordenadas y cada recta corresponde a un determinado valor de , es decir, a un conjunto de minerales. La recta de un determinado valor de  permite ver la retardación de los colores de interferencia para diferentes valores de espesor d de la lámina. Así por ejemplo, un mineral de birrefringencia 0,021 en una lámina de 30 m de espesor producirá una retardación de 630 nm. Tal mineral en su posición de máxima anisotropía se verá azul de 2.o orden. En la parte inferior de la figura 3.14 se explican los dos principales usos de la tabla de Michel-Lévy: uno de ellos es calcular el espesor de la lámina a partir del color de interferencia observado en un mineral de r conocido, y el otro uso es el de calcular la birrefringencia de un mineral en lámina de 30m a partir del color de interferencia observado.

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4 4

Figura 3.11

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

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Figura 3.12

Figura 3.13

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

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

4 5

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4 6

Figura 3.14

Carta de colores de interferencia de Michel-Lévy. En la parte superior se explica la posición en que deben observarse los colores de interferencia (posición 45º). Algunas aplicaciones en la parte inferior: Determinando el color de interferencia de un mineral conocido (r conocido), se puede saber el espesor de la sección delgada. Conociendo el espesor de la sección y observando el máximo color de interferencia de cualquier mineral, se puede determinar su birrefringencia.

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4 7

La primera aplicación mencionada se utiliza para la preparación de láminas delgadas. El preparador controla el espesor de la lámina en preparación con el color de interferencia del cuarzo (= 0.009): si se ve amarillo, la lámina debe tener alrededor de 40 m, y al alcanzar el espesor óptimo de 30m, el cuarzo se verá gris blanquecino. La segunda aplicación mencionada se usa en la identificación de minerales. Por ejemplo, si en una lámina de 30 m de espesor vemos que un mineral presenta en su posición de máxima anisotropía color de interferencia rojo de primer orden (480 nm), su birrefringencia será 0.016. Hay que señalar que no es conveniente pretender ser muy precisos en la estimación del retardo del color de interferencia y del espesor, sino más bien estimar rangos y de esta manera se obtendrá también rangos de estimación de la birrefringencia. Los minerales de birrefringencia muy baja (0.009 por ejemplo) presentan colores de interferencia de tonalidades grises en su posición de máxima anisotropía, y los minerales de birrefringencia muy alta (0.090 por ejemplo) presentan colores de interferencia de orden alto, que se ven como una mezcla mal definida de tonalidades verdosas y rojizas (colores anómalos).

Compensadores Los compensadores son accesorios ópticos que se interponen en

ESPESOR

el paso de los rayos entre el objeto y el analizador para producir retardación. Consisten en barras de metal con cristales engastados y adecuadamente orientados con la dirección del índice mayor en sentido transversal (ver figura 3.15). Existen dos tipos: de espesor constante y de espesor variable. Los de espesor constante pueden ser de yeso, que producen una retardación de 550 nm (), o de mica, que producen una retardación de 150 nm (/4). Los de espesor variable consisten en una cuña de cuarzo que produce una retardación variable entre 275 y 1650 nm. La cavidad para compensadores, que está ubicada entre el objetivo y el analizador, forma un ángulo de 45° con las direcciones privilegiadas del microscopio; de esta manera, cuando se coloca un mineral en su posición de máxima anisotropía, la dirección de uno de sus índices de refracción coincidirá con la dirección del índice mayor del compensador (ver figura 3.16 derecha). Cuando la dirección del índice mayor del mineral coincide con la dirección del índice mayor del compensador habrá una interferencia constructiva (o adición); en este caso, la retardación del color de interferencia aumenta un valor igual a la retardación del compensador. Si giramos la platina 90°, el índice menor del mineral pasará a coincidir con la dirección del índice mayor del compensador y se producirá una interferencia destructiva (o sustracción); en este caso, la retardación del color de interferencia disminuye un valor igual a la retardación del compensador.

COMPENSADOR

RETARDO (nm)

COLOR DE INTERFERENCIA

Yeso ()

550

Rojo 1er orden

Mica (/4)

150

Gris 1er orden

Cuña de cuarzo (/2 a 3)

275 a 1650

Variable

Constante

Variable

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4 8

COMPENSADORES DE YESO

COMPENSADORES DE MICA

CUÑA DE CUARZO

SECUENCIA PARA EL ESTUDIO DE LA RETARDACIÓN

Figura 3.15

Características de los diferentes tipos de compensadores. A la derecha se representa la secuencia correcta para el estudio de la retardación: polarizador, mineral en su posición de máxima anisotropía, compensador y analizador.

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Figura 3.16 de

4 9

Alternancia de las posiciones de adición y sustracción cada 90º. Partiendo de un mineral de color de interferencia azul 2.o orden (aproximadamente 550 nm), si insertamos el compensador de yeso (550 nm) al mineral, lo veremos verde en la posición de adición y gris oscuro en la de sustracción.

Las posiciones de adición y sustracción se alternan cada 90° al girar la platina y no constituyen en sí una característica diagnóstica del mineral, pero nos permiten identificar las direcciones de cada uno de los índices mayor y menor, y relacionarlas con la forma del cristal (comparación entre características ópticas y cristalográficas), lo cual sí es una característica diagnóstica de los minerales.

Elongación y diagramas de orientación Con el término elongación nos referimos a la relación entre las direcciones de los índices de refracción ya identificados y el largo de un cristal de extinción paralela o subparalela. Si el largo es paralelo al índice mayor, diremos que el mineral tiene elongación positiva o que es «largolento», y si el largo es paralelo

al índice menor, diremos que tiene elongación negativa o que es «largo-rápido» (ver figura 3.17). La elongación es una forma particular de explicar las relaciones entre las características cristalográficas y ópticas; es válida sólo para cristales alargados de extinción paralela o subparalela, aunque, en general, a todo cristal le podemos hacer un esquema donde se relacionen dichas características, lo cual se conoce como esquema de orientación (ver figura 3.18).

Maclas La macla es el agrupamiento regular de dos o más individuos de un mismo mineral con diferente orientación y según alguna ley de simetría (plano, eje o centro de macla).

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5 0

Largo // N mayor NMENOR

Figura 3.17

ELONGACIÓN NEGATIVA

ELONGACIÓN POSITIVA

NMAYOR

Largo // Rayo lento

NMENOR NMAYOR

Largo // N menor Largo // Rayo rápido

"Length-slow"

"Length-fast"

"Largo-lento"

"Largo-rápido"

Tipos de elongación. Después de analizar la posición de adición o sustracción en relación al largo del cristal, podemos llegar a uno de los siguientes casos: - Elongación positiva (índice de refracción mayor del mineral paralelo al largo). - Elongación negativa (índice de refracción mayor del mineral perpendicular al largo).

c Z

Extinción simétrica

Extinción paralela

Extinción oblicua 001

b Y

a

Sustracción

Sustracción X

Diagrama de Orientación

Figura 3.18

Construcción de un esquema de orientación. Izquierda. Observaciones a través del microscopio (arriba) y esquemas de orientación bidimensionales (abajo). Derecha. Esquema de orientación tridimensional, donde a, b c son ejes cristalográficos. X, Y, Z son ejes que contienen a los índices a, b, g, respectivamente.

La ley de macla indica el elemento de simetría y su orientación cristalográfica. Existen maclas de contacto, en las cuales los individuos están separados por una superficie plana, y maclas de compenetración, en las cuales la superficie de macla es irregular. En contraposición a las maclas simples, si son más de dos los individuos que se repiten, diremos que se trata de una macla múltiple. En el último caso, si los individuos están dispuestos paralelamente, diremos que la macla es polisintética, pero si no lo están, la llamaremos cíclica.

Los minerales formadores de rocas que frecuentemente se presentan maclados son los feldespatos, anfíboles, piroxenos y carbonatos. En la figura 3.19 se muestran las maclas más frecuentes en minerales formadores de rocas.

Desmezclas Las desmezclas o exsoluciones son separaciones de un mineral a partir de otro que ha dejado de ser estable. Las desmezclas pueden presentar formas de discos, husos o lamelas de diferentes tamaños y frecuencia de ocurrencia. Entre los minerales formadores de rocas, las desmezclas más frecuentes son de albita en ortosa

Microscopía Óptica de Minerales

A

5 1

B

C

D

010 010

010

010

010

010

010

Periclina

Baveno

Karlsbad de contacto

Karlsbad de compenetración

Albita

Albita Polisintética

Combinada Albita-Karlsbad E

F

010

Calcita

1011

Dolomita

Figura 3.19

Hornblenda

1011

010

Manebach

G

110

Lamelar polisintética

Lamelar cruzada

Maclas frecuentes en minerales formadores de rocas y sus cortes típicos en sección delgada: A, B, C, D y E en feldespatos; F en carbonatos, y G en anfíboles. (Fuente desconocida)

Figura 3.20 Zonamiento de plagioclasa. En nícoles paralelos, el zonamiento se evidencia por la concentración de minerales de alteración; mientras que en nícoles cruzados se nota la diferencia de anisotropía de cada una de las zonas concéntricas.

(pertita), de ortosa en albita (antipertita) y de clinopiroxeno en ortopiroxeno. Todas ellas se forman por enfriamiento de una fase intermedia estable a alta temperatura.

Zonamiento Durante el desarrollo de un cristal se presentan casos de variación de la composición, ya sea a nivel de elementos mayores (caso de las series isomórficas) o de elementos trazas. La variación de composición se puede evidenciar por la concentración de inclusiones o de minerales de alteración en

determinadas zonas del cristal y, si la variación composicional ha afectado también la orientación del arreglo cristalino, el zonamiento se evidencia también por variación del color, del pleocroísmo o de la anisotropía de una zona a otra (ver figura 3.20). Los minerales que frecuentemente presentan zonamiento son la plagioclasa y la augita, entre otros. El estudio del zonamiento permite conocer la evolución del desarrollo del cristal. Existen equipos que permiten conocer la composición de elementos mayores y trazas en cada una de las zonas de un cristal.

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5 2 Inclusiones Las inclusiones son sustancias extrañas (minerales, vidrio o fluido) atrapados por un cristal durante su crecimiento. La naturaleza de las inclusiones y la geometría de la distribución en el cristal anfitrión pueden dar pautas para interpretaciones petrológicas. En el caso de inclusiones fluidas (compuestas de gas y líquido), la medición de la temperatura a la cual se homogenizan el gas y el líquido da pautas para la determinación de la temperatura de formación de la roca. Tales mediciones se realizan con una platina térmica.

Alteraciones Los minerales de alteración (o secundarios) son aquellos que se forman por descomposición de un mineral preexistente. La alteración comienza a verificarse por los bordes o por los planos de debilidad de los granos (clivaje, fracturas), y en algunos casos, ataca selectivamente determinadas zonas. Si la alteración llega a destruir totalmente a un mineral preservando sus formas externas

(seudomorfismo), diremos que se ha formado un molde del mineral primario. Si la alteración se produce en los últimos estadíos magmáticos por acción de los mismos fluidos magmáticos, diremos que se trata de alteración deutérica. Si la alteración se forma después de la consolidación de la roca (ígnea, metamórfica o sedimentaria) por acción de fluidos acuosos a alta temperatura, nos referiremos a ella como alteración hidrotermal. La alteración producida en la superficie, o cerca de ella, por acción de aguas meteóricas y por la alta concentración de oxígeno se denomina alteración supérgena. Por la naturaleza de los minerales secundarios, también se reconocen los diferentes tipos de alteraciones, tales como propilítica, argílica, potásica, silicea, etc. En ninguno de éstos tipos la alteración se verifica homogéneamente en toda la roca, siempre habrán minerales mas propensos que otros a ser alterados. La figura 3.21 muestra una forma práctica de calificar la alteración total de una roca granítica en función a su intensidad.

Sin alteración

Alteració n incipien te

Alteraci ón modera Figura 3.21 Diferentes grados de daalteración en una roca granítica.

Alteraci ón débil

Alteraci ón fuerte

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5 0

CAPÍTULO IV ESTUDIO CON ILUMINACIÓN CONOSCÓPICA LUZ CONOSCÓPICA A diferencia de la luz ortoscópica que está compuesta por rayos de propagación paralela (o subparalela), la luz conoscópica consiste en un haz de rayos convergentes (ver figura 1.17).

Para observación con luz transmitida conoscópica, previamente debe enfocarse el mineral a estudiar con un objetivo de alto aumento correctamente centrado, y luego debe insertarse el lente Amicci- Bertrand. La secuencia de partes del microscopio debe ser como indica la figura 4.1.

Figura de interferencia Lente de Amicci-Bertrand Analizador Imagen fuertemente ampliada

Objetivo de alto poder

Objeto

Condensador de alto poder

Polarizador

Figura 4.1

Secuencia de las partes del microscopio de polarización para observación con luz transmitida conoscópica.

Boletín N° 1, Serie J - INGEMMET

En algunos casos, se observa mejor la figura de interferencia retirando de la secuencia el lente Amicci-Bertrand y el ocular. El vértice del cono de luz coincide con el grano, que previamente ha sido enfocado con luz ortoscópica en una zona sin alteraciones, inclusiones y lejos de las trazas de clivaje. Se debe buscar preferentemente granos basales o perpendiculares al eje óptico. Los diferentes rayos que componen el cono inciden en el mineral con diferente orientación, de esta forma cada rayo tiene su propia «superficie de corte» y su propia distancia a recorrer dentro del mineral (ver figura 4.2). Las diferentes orientaciones con que cruzan los rayos al mineral originan las isógiras (zonas de extinción), y las diferentes distancias que recorren dentro de él originan las isocromas (zonas concéntricas de igual retardo). El punto (o puntos) por donde pasa el eje óptico se denomina melatopo. Isógira, isocroma y melatopo son los elementos de las figuras de interferencia, las cuales nos permiten reconocer el carácter óptico (ver figura 4.3).

Figura 4.2

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LA FIGURA DE INTERFERENCIA UNIÁXICA Para observar una figura de interferencia uniáxica perfectamente centrada se debe buscar cristales con corte basal o cercano a él, los cuales se reconocen por permanecer en extinción entre nícoles cruzados. En la figura de interferencia de tales cristales el índice ordinario () se proyectará siempre en verdadedera magnitud y con una distribución tangencial a círculos concéntricos, mientras que un índice intermedio entre el ordinario y el extraordinario (‘) será proyectado con distribución radial (ver figura 4.4). Como la indicatriz uniáxica es una elipsoide de revolución, las caraterísticas de la figura uniáxica centrada no cambian cuando giramos la platina. Si insertamos un compensador, habrá interferencia constructiva (adición) en los cuadrantes donde el índice mayor del mineral tenga una disposición paralela o subparalela al índice mayor del compensador (NE-SO). En los minerales uniáxicos positivos esto ocurrirá en el I y el III cuadrante, y en los uniáxicos negativos en el II y el IV cuadrante.

Luz conoscópica incidiendo en mineral anisótropo.Arriba. El cono de luz está compuesto por infinitos rayos que salen de la superficie del condensador de alto poder, convergen en un puntodentro del mineral y continúan hasta la superficie del objetivo. Cada rayo tiene su propia dirección e inclinación. Abajo. La intersección de la indicatriz del mineral con la superficie normal a la trayectoria de los rayos

(«superficie de corte») tiene orientación propia para cada uno de éstos.

5 0

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Microscopía Óptica de Minerales

Figura 4.3

Figura 4.4

5 1

Figuras de interferencias uniáxica y biáxica. Se forman por la integración de las infinitas «superficies de corte» que cada uno de los rayos encuentra en el mineral.

Signo óptico de los minerales uniáxicos. En la figura de interferencia uniáxica, el índice de refracción e‘ presenta distribución radial, y el w, distribución perpendicular a e. Al insertar un compensador se producirá adición en los cuadrantes donde el índice mayor del mineral coincida con el del compensador; esto ocurre en el I y el III cuadrante en los minerales uniáxicos positivos (izquierda), y en el II y el IV cuadrante, en los negativos (derecha).

Sin compensador, los cuadrantes se ven de color gris (70 nm). Si hay adición con el compensador de yeso, el retardo final será |70 + 550| = 620 nm, que corresponde al azul de 2.o orden. Si hay sustracción, con el yeso el retardo final será |70 - 550| = 480 nm, que corresponde al rojo-anaranjado de 1.o orden. En conclusión,

si se usa el compensador de yeso, los cuadrantes de adición aparecerán azules, y los de sustracción, rojo-anaranjado. Con el compensador de mica insertado se verán las zonas de adición de color blanco grisáceo, y las de sustracción, gris oscuro (ver figura 4.4).

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5 2 En minerales uniáxicos con birrefringencia alta (capaces de formar isocromas), al insertar la cuña de cuarzo, las isocromas de menor orden serán reemplazadas por las de orden superior en los cuadrantes de adición y sucederá lo contrario en los de sustracción. Esto se observa como un movimiento de las isocromas hacia el centro de la figura en los cuadrantes de adición y hacia afuera en los de sustracción (ver figura 4.5). Si el cristal que se está estudiando en luz conoscópica no presenta un corte basal, se observará una figura de interferencia descentrada. Cuanto más inclinado sea el corte más descentrada será la figura, hasta llegar a un límite en el que se forma la figura flash (isógiras muy anchas y difusas, en la que basta un pequeño giro de la platina para que desaparezca). Más allá de dicho límite no se observará figura de interferencia. La figura 4.6 muestra la formación de figuras de interferencia centradas, descentradas y flash. Muestra, asimismo, como se observa la figura de interferencia descentrada al girar la platina.

LA FIGURA BIÁXICA

DE

INTERFERENCIA

El corte más apropiado para la observación de figuras de interferencia biáxicas es aquel normal a la bisectriz del ángulo 2V agudo (ver figura 4.7).

A diferencia de la figura uniáxica, la biáxica cambia de forma al girar la platina. En la posición 0° (las direcciones privilegiadas del mineral coinciden con las del microscopio) se formará una figura idéntica a la uniáxica (dos isogiras rectas y perpendiculares), pero al girar ligeramente la platina observaremos que la cruz se separa en dos arcos (en el I y el III cuadrante, o en el II y el IV). La distancia entre los melatopos (ubicados en la parte más angosta y nítida de los arcos) y la curvatura de los arcos adquiere su máximo valor en la posición 45°.Al seguir girando, los melatopos se acercan y la forma de los arcos de las isogiras se hace cada vez más abierta y rectilínea hasta formar nuevamente una cruz en la posición 90° (0°). Si continuamos girando la platina en la misma dirección, se repite el ciclo, pero esta vez las isogiras con formas de arco se separan en los otros dos cuadrantes. Si insertamos un compensador, habrá interferencia constructiva (adición) en los cuadrantes donde el índice mayor del mineral tenga una disposición paralela o subparalela al índice mayor del compensador (NE-SO). En los minerales biáxicos positivos esto ocurrirá en el I y el III cuadrante, y en los negativos, en el II y el IV cuadrante. Debido a que los cuadrantes se ven deformados por la curvatura y separación de las isogiras, se recomienda hacer la verificación del signo óptico siempre en la posición 45° con el I y el III cuadrante comunicados (ver figura 4.8).

Figura 4.5

Determinación del signo óptico de minerales uniáxicos.

Microscopía Óptica de Minerales

5 3

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5 4 Análogamente al caso de los minerales uniáxicos, veremos que, al insertar la cuña de cuarzo, las isocromas migran hacia el melatopo en los cuadrantes de adición y hacia afuera en los de sustracción. En el caso de cortes inclinados, veremos que las isogiras discurren por el campo visual con cierta curvatura o inclinación, a diferencia de las figuras uniáxicas descentradas cuyas isogiras discurren paralelamente a las direcciones NS o EW. En ambas siempre será posible reconocer el cuadrante.

MEDICIÓN DEL ÁNGULO 2V Existen diferentes métodos para la estimación del ángulo 2V agudo, siendo los de mayor uso el de Mallard, el de Tobi y el de la curvatura de las isogiras (ver figura 4.9). El método de Mallard requiere de un corte centrado normal a la bisectriz aguda, en cuya figura de interferencia en posición 45° se mide la distancia entre los melatopos. El ángulo 2V se calcula a partir de la ecuación de Mallard: D = K SenE = K n SenV donde D es la mitad de la distancia entre los melatopos, K es la constante de Mallard (función de la apertura numérica del objetivo, amplificación del ocular y escala del micrometro), 2E es el ángulo

FIGURA DE INTERFERENCIA CENTRADA

OCULAR

2V refractado al abandonar el mineral (este ángulo es el que se proyecta en la figura de interferencia y el que condiciona la distancia entre los melatopos) y n es el índice de refracción del mineral. El valor de K es propio para cada microscopio, objetivo y ocular. Se puede calcular midiendo la distancia entre melatopos de un mineral con 2V e índice n conocidos. El método de Tobi es parecido al de Mallard: en una figura de interferencia centrada y en posición 45° se mide la distancia entre melatopos (2D) y se la divide entre el diámetro del campo visual (2R). Si las mediciones se han hecho con un objetivo de apertura numérica diferente a 0,85, se debe aplicar al cociente un factor de corrección igual a la apertura numérica del objetivo utilizado divido entre 0,85. El resultado obtenido se ingresa al diagrama de Tobi (ver figura 4.9) y se halla directamente el ángulo 2E. Para hallar el ángulo 2V es necesario saber el índice ndel mineral. El método de la curvatura de las isógiras se aplica en cortes

centrados o también en cortes perpendiculares al eje óptico. En tales cortes, la curvatura de la isogira da una idea aproximada del valor del ángulo 2V. En la figura 4.9 se representan curvaturas de isogiras correspondientes a diferentes valores de 2V, observadas con un objetivo de apertura numérica igual a 0,85.

FIGURADE INTERFERENCIA DESCENTRADA

OCULAR

FIGURA FLASH

OCULAR

Giro de la platina Giro de la platina

CORTE BASAL DE

CORTE INCLINADO DE

CORTE MUY INCLINADO

CRISTAL UNIAXICO

CRISTAL UNIAXICO

DE CRISTAL UNIAXICO

Figura 4.6

Formación de figuras de interferencia uniáxica centrada (izquierda), descentrada (centro) y flash (derecha). Las isógiras de figuras descentradas uniáxicas, al pasar por el campo visual, se mueven Microscopía Óptica de Minerales 5 paralelamente a alguno de los hilos reticulares, sin inclinarse, a diferencia de las figuras biáxicas.

5

No forma figura de interferencia

5 4

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Mineral biáxico positivo

Posició45º POSICION n

Mineral biáxico negativo NO FORMAFIGURADE INTERFERENCIA No forma figura de Interferencia

Figura 4.7

Figura Flash FIGURAFLASH

Figura de interferencia biáxica. El mejor corte para observación de figuras de interferencia biáxicas es el normal a la bisectriz del ángulo 2V agudo; esto es, el corte XY en los minerales biáxicos positivos y el YZ en los negativos (recuadro de la izquierda). En el recuadro de la parte superior se observa un mineral biáxico positivo con corte XY estudiado con luz conoscópica en diferentes posiciones sobre la platina; la posición 45º es la correcta para el estudio de figuras de interferencia biáxicas. Los cristales con cortes tales que la bisectriz del ángulo 2V quede en posición horizontal no forman figuras de interferencia o forman figuras flash (recuadro de la parte inferior).

Figura 4.8

Determinación del signo óptico de minerales biáxicos. Adición en el I y el III cuadrante en los minerales biáxicos positivos, y en el II y el IV cuadrante en los biáxicos negativos. En la parte superior se muestra la evolución de la figura al girar la platina. Los radios de las elipses indican la dirección y magnitud de los índices de refracción.

Microscopía Óptica de Minerales

5 5 MÉTODO TOBI Método de DE Tobi

MÉTODO MALLARD MétodoDEde Mallard

2D 70 65 60 55 50

2R

SenV = D / K n

45

1,0 0,9

40

0,8

35

0,7

MÉTODO DE LA CURVATURA Método de la DE LAS ISOGIRAS

Curvatura de las Isogiras

30

0,6

25

2E —

0,5 20 0,4 Objetivo

2V 15

0,3

2E

0,2

10

2V

0,1

5

0,0 1,4

15º 30º 45º 60º CORTE NORMAL A BISECTRIZ

Corte normal a bisectriz

0 1,6

1,8

2,0

0º

2,5

n

90º

Mineral 2E

2V

0º

0º

90º CORTE NORMAL A EJE ÓPTICO Corte normal a eje óptico

Figura 4.9

Determinación del ángulo 2V. Izquierda. Corte y posición correcta para la medición de la distancia entre melatopos (el corte debe ser perpendicular a la bisectriz del ángulo 2V agudo). Centro. Diagrama de Tobi para la determinación del ángulo 2E-2V (para el ángulo 2V es necesario conocer el valor del índice b). Derecha abajo. Variación de la curvatura de las isogiras en función al ángulo 2V (observado con objetivo de apertura numérica igual a 0,85).

ESQUEMAS DE ORIENTACIÓN Como se vio en el capítulo 3, el esquema de orientación es un gráfico donde se representa conjuntamente la información óptica y cristalográfica (ver figura 3.18). En tales esquemas, indicamos las propiedades observadas con luz ortoscópica, como también con luz conoscópica vistas en este capítulo (ubicación de las isogiras y del ángulo 2V). Esquemas de este tipo permiten comprender mejor la variación de las propiedades según el corte. En la figura 4.10 se muestran tres ejemplos.

LA PLATINA UNIVERSAL La platina universal es un accesorio provisto de varios anillos con ejes propios que permiten inclinar y girar la sección delgada hasta que el mineral que se está estudiando quede en la posición deseada (ver figura 4.11). Existen platinas universales de 2, 3, 4, 5 y hasta 6 ejes. Las de 2 y 3 ejes ya no se fabrican por ser muy limitadas. Actualmente, las más usadas son las de 4 y 5 ejes; estas últimas, principalmente para minerales monoclínicos y triclínicos. Existen tres

sistemas de nomenclatura diferentes para designar a los anillos, los cuales corresponden a las escuelas americana, europea y rusa.

La platina universal se instala sobre la platina del microscopio y la sección forma figura de 5delgada se colocaNoentre dos segmentos interferencia 6semiesféricos de vidrio de índice de refracción igual o parecido al del mineral que se va a estudiar. El microscopio requiere, además, de un condensador especial (6 a 8X) y objetivos especiales (gran distancia de trabajo y diafragma incorporado). Para instalar la platina universal, previamente se debe retirar el sistema revólver de objetivos y colocar el objetivo especial; retirar el anillo central de la platina giratoria, dejando así espacio para los giros; retirar el diafragma del conjunto subplatina, para tener un haz de luz más amplio, y cambiar los condensadores de alto y bajo poder por el condensador especial. Finalmente, se debe centrar el microscopio y el objetivo especial. La muestra se instala en la platina universal cuando ésta se encuentra fuera del microscopio. La semiesfera inferior se coloca a presión en la parte central de la platina universal. Sobre la superficie plana de dicha semiesfera se vierten 3 gotas de glicerina y se coloca la sección delgada, presionando ligeramente para expulsar las burbujas de aire. Sobre la sección delgada se depositan 3 gotas de glicerina y se coloca el segmento superior. Se debe verificar que la sección delgada se pueda desplazar fácilmente.

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5 6 c X c

c Y

Z 001

a

b Z

b Y

b Z

X a

Y a Aragonito

Figura 4.10

X

Onfacita

Adularia

Diagramas de orientación del aragonito, onfacita y adularia. De las relaciones geométricas entre los ejes cristalográficos (a, b, c), los ejes ópticos (X, Y, Z) y la ubicación de la figura de interferencia, se deduce que el aragonito es biáxico negativo; la onfacita, biáxica positiva, y la adularia, biáxica negativa. ¿Por qué?

sección delgada

Nomenclatura

cristal orientado en posición basal

Ejes Quinto eje de platinas de 5 ejes

hemisferio de vidrio

A0

Eje perpendicular (giro)

A1

N

N

Eje horizontal (inclinación)

A2

H

H

Eje auxiliar (giro)

A3

A

M

Eje de control (inclinación)

A4

K

I

A5

M

A

Eje del microscopio

Figura 4.11 Platina Universal. Izquierda. Sistemas de nomenclatura de los ejes de la platina universal. Derecha arriba. Instalación de la sección delgada entre dos semiesferas de vidrio. El dibujo muestra al conjunto girado de tal manera que un cristal inclinado en la sección se encuentra en posición basal. Derecha abajo. Platina universal de cinco ejes, marca Leitz. (foto tomada de Patzelt, 1974).

Microscopía Óptica de Minerales

La distorsión originada por una pequeña diferencia entre los índices de refracción del hemisferio de vidrio y del mineral a estudiar es mínima y despreciable. No se requiere, entonces, contar con una gran colección de hemisferios de vidrio, basta con unos cuantos, ya que podemos utilizar uno para todo un grupo de minerales. Los más utilizados son los de n = 1,516 (para el estudio de feldespatos potásicos), n = 1,556 (para cuarzo y plagioclasas) y los de n = 1,649 (para anfíboles, piroxenos y olivino). Al instalar la platina universal sobre la platina del microscopio se debe hacer coincidir los ejes perpendicular (A1), auxiliar (A3) y el del microscopio (A5). El eje central (A4) debe orientarse en sentido EW (al girar dicho eje debemos observar que las partículas de

5 7 polvo existentes sobre la esfera se transladan en dirección NS, si no ocurriera ello se corrige con el eje del microscopio). De esta manera la platina universal queda lista para ser usada. Su posición normal es A1 cualquiera, A2 0°, A3 90° (ó 270°), A4 0° y A5 360°. Entre las aplicaciones de la platina universal se debe mencionar el estudio de proyecciones estereográficas, esféricas y esquiodrómicas; el estudio de clivaje, maclas y zonamiento; los estudios de microtectónica; la determinación de ejes cristalográficos, ejes ópticos y orientación de cristales; la determinación de carácter óptico de cristales con cortes inclinados, y mediciones cuantitativas ortoscópicas y conoscópicas en diferentes direcciones (extinción, birrefringencia y ángulo 2V, por ejemplo).

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6 0

CAPÍTULO V ESTUDIO CON LUZ REFLEJADA La microscopía de polarización con luz reflejada se emplea para el estudio de minerales opacos, es decir, cuerpos que no dejan pasar luz. Estos minerales presentan absorción alta, índice de refracción por lo general mayor a 2,4 y reflectancia alta. Salvo algunas excepciones, la mayoría de ellos ocurre en yacimientos metálicos. En la tabla 2.3 se presenta una lista de los principales minerales opacos. En microscopia de luz reflejada nos referimos con el término mena a los minerales opacos, y con el término ganga, a los transparentes o translúcidos que acompañan a los primeros. En cambio, en contextos de mineralogía o de yacimientos, usamos el término mena para referirnos al mineral del cual se pueda extraer metal en forma económicamente rentable, y usamos el término ganga para los minerales acompañantes sin importancia económica. En muchos casos, ambos pares de significados se corresponden. El estudio de minerales opacos con microscopio de polarización de luz reflejada es una técnica muy importante, sobre todo para investigación de yacimientos metálicos. Esta técnica permite no sólo determinar a los minerales de mena, sino también estudiar sus relaciones geométricas (texturas y estructuras), la secuencia paragenética o el orden de aparición y las alteraciones, entre otras características. De esta manera, se obtiene información base para el planteamiento de modelos genéticos de yacimientos o para guiar adecuadamente el tratamiento metalúrgico.

DISPOSITIVOS DEL MICROSCOPIO DE POLARIZACIÓN DE LUZ REFLEJADA Como se vio en el capítulo 1, el microscopio de polarización de luz reflejada requiere de un dispositivo que ilumine la sección pulida verticalmente hacia abajo (ver figura 1.16). Dicho dispositivo, conocido como tubo iluminador de luz reflejada, consta de una fuente luminosa, un vidrio mate, un filtro azul, un condensador, un diafragma de apertura, un diafragma de campo luminoso, un polarizador y un sistema que desvía los rayos hacia la muestra. Finalmente, se requiere de objetivos

diferentes a los usados con luz transmitida. A continuación se describen brevemente las principales partes (tomado de Cánepa, 1971).

Fuente luminosa La fuente luminosa es normalmente una lámpara Boletín N° 1, Seriede J - INGEMMET incandescente bajo voltaje (6V) y potencia variable, entre 5 W (lo suficiente para trabajar en nícoles paralelos) y 15 W (lo necesario para trabajar con nícoles cruzados). Para trabajar con luz blanca, especialmente para fotomicrografía, se utilizan lámparas de xenón de alta presión y para trabajar con luz monocromática se emplean filtros o monocromadores.

Diafragmas El diafragma de apertura permite regular el ángulo del haz de rayos hasta que alcance los límites impuestos por el ángulo de apertura del objetivo. El diafragma de campo obstaculiza el paso de los rayos externos del haz y permite así reducir o ampliar el área de observación. Existe, además, un diafragma opcional (el diafragma de guillotina), que sirve para eliminar la mitad del cono de luz que no interviene en la formación de la imagen.

Sistemas de iluminación vertical Existen dos formas de iluminar verticalmente la muestra: con campo claro y con campo oscuro. La iluminación con campo claro es la que se utiliza normalmente. En esta modalidad, la luz incidente pasa por el objetivo hacia la muestra, se refleja en ella verticalmente y pasa nuevamente por el objetivo hacia el ocular. Para ello, se utiliza alguno de los siguientes accesorios: - El espejo semirreflector. Es una lámina que ocupa toda la sección transversal del microscopio (ver figura 5.1A). Los rayos inciden perpendicularmente sobre la muestra, obteniéndose de esta manera una imagen plana. Su principal ventaja es que aprovecha totalmente la apertura del objetivo, por lo que es preferible su utilización en caso de observación con grandes aumentos. Su principal desventaja es que aprovecha sólo 10% de la intensidad de la luz, el resto se pierde en la refracción y la reflexión indeseadas al pasar los rayos luminosos del iluminador a la muestra, y de la muestra al ocular, respectivamente. Otra desventaja de este accesorio es que la luz incidente linealmente polarizada se transforma en elípticamente

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6 0 polarizada. El espejo semirreflector resulta especialmente apropiado para estudiar minerales isótropos de alta reflectancia y para observación con luz conoscópica y fotomicrografía. -

El prisma de reflexión total. Es un prisma de vidrio de sección triangular que ocupa la mitad de la sección transversal del tubo. Su principal ventaja es que la pérdida de la intensidad de la luz es mínima, ya que los rayos inciden perpendicularmente a las caras del prisma, y sus desventajas son la pérdida de resolución en la parte central del campo y la marcada despolarización de la luz. El prisma de reflexión total se utiliza para el estudio de minerales opacos de reflectancia alta o baja y para determinaciones cualitativas.

A

IMAGEN

ANTIREFLEXIÓN SEMIREFLEXIÓN

-

El prisma triple reflector o prisma de Bereck. Es un prisma de vidrio de sección trapezoidal y de índice de refracción igual a 1,737, que ocupa la mitad de la sección transversal del tubo (ver figura 5.1B). Los rayos que inciden en la muestra son ligeramente oblicuos, lo cual permite obtener una imagen con relieve. Sus principales ventajas son la pérdida mínima de la intensidad de la luz y la conservación del estado de polarización. La desventaja es la pérdida de resolución en la parte central del campo. El prisma de Bereck se utiliza para estudio de minerales opacos de reflectancia alta o baja y para observaciones de minerales anisótropos, especialmente cuando se trata de determinaciones cuantitativas.

-

El reflector de Smith. Es un dispositivo algo complicado. Los rayos provenientes del iluminador se reflejan en un B

IMAGEN

FUENTE LUMINOSA

OBJETIVO

IMAGEN

OBJETIVO OBJETO (SECCIÓN PULIDA)

C

OBJETO (SECCIÓN PULIDA) D

IMAGEN

IMAGEN VIDRIO PLANO RECUBRIMIENTO REFLECTANTE FUENTE LUMINOSA

CONDENSADOR EN CORONA OBJETIVO

OBJETO (SECCIÓN PULIDA)

Figura 5.1

OBJETIVO

OBJETO (SECCIÓN PULIDA)

Sistemas de iluminación vertical en el microscopio de luz reflejada. A) Iluminación de campo claro con espejo semirreflector. B) Iluminación de campo claro con prisma triple reflector o prisma de Bereck.C) Iluminación de campo claro del sistema de Smith. D) Iluminación de campo oscuro.

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espejo e inciden en un espejo semirreflector con una inclinación adecuada para desviarlos verticalmente hacia la muestra (ver figura 5.1C). La iluminación es perpendicular, de esa manera, se obtiene una imagen plana. Sus principales ventajas son la pérdida mínima de intensidad de la luz, la conservación del estado de polarización y el aprovechamiento total de la apertura del objetivo. Para iluminación con campo claro, los fabricantes de microscopios emplean actualmente el espejo semirreflector y el prisma de Bereck, con un sistema que permite intercambiarlos fácilmente. En la modalidad de campo oscuro, la luz no atraviesa el objetivo en su camino hacia la muestra, sino que —gracias a un condensador de forma de corona dispuesto concéntrica y externamente al objetivo (ver figura 5.1D)— los rayos inciden en forma oblicua sobre la muestra y se reflejan en forma difusa magnificando los contactos, los clivajes, las inclusiones y las estructuras en general.

Objetivos Los objetivos para observación con luz reflejada presentan corrección por longitud del tubo vertical diferente a la de los objetivos para luz transmitida (el tubo vertical del microscopio de luz transmitida mide 160 mm, mientras que el correspondiente de luz reflejada mide 210 mm). Además, los objetivos para luz reflejada, a diferencia de los empleados para luz transmitida, carecen de corrección por cubreobjeto, ya que las secciones pulidas son preparados descubiertos. Otra característica importante de los objetivos para luz reflejada es que, a efecto de asegurar una correcta determinación cuantitativa, deben estar totalmente libres de polarización (la polarización de los lentes puede originarse por birrefringencia anómala, como en el caso de los lentes de fluorita, o por tensiones del vidrio o presión durante el montaje de los lentes). Los objetivos para observaciones con luz reflejada y campo claro más usados son los acromáticos, los de fluorita y los apocromáticos. Todos ellos presentan variedades especiales para trabajar con líquidos de inmersión. Los objetivos acromáticos presentan una corrección por aberración cromática y esférica; son adecuados para aumentos de bajos a medianos, y para mediciones cualitativas y cuantitativas. Los objetivos de fluorita presentan una corrección

6 1 por aberración esférica mejor que la de los objetivos acromáticos, pero no están libres de tensiones que causan polarización. Son muy usados para fotomicrografías, pero no son adecuados para mediciones ópticas. Los objetivos apocromáticos presentan varios lentes de fluorita y

están ampliamente corregidos por aberración esférica, curvatura de imagen y distorsión. Son los 6objetivos de más alta calidad óptica. Se usan para grandes aumentos y para observación con 2 inmersión; sin embargo, las inevitables tensiones de los lentes de fluorita, los hacen inadecuados para mediciones ópticas. Para observación con luz reflejada y campo oscuro, se utiliza el sistema iluminador vertical (objetivo ultrapok de Leitz, representado en la figura 5.1D y descrito en el punto anterior). Los objetivos en general son accesorios muy delicados y deben ser tratados con mucho cuidado. Para su limpieza debe emplearse suavemente un pincel seco de pelo de camello y, luego de haber sido usados con aceite de inmersión, deben limpiarse con papel especial para lentes (o papel kleenex) humedecido en tolueno o en xileno (de ninguna manera, debe emplearse alcohol).

Accesorios cuantitativas

para

mediciones

El color y la reflectancia de un mineral son características ópticas susceptibles de ser medidas cuantitativamente. Para este fin se requiere estabilizadores de corriente de alta sensibilidad, monocromadores e instrumentos especiales de detección, como microfotómetros, células fotoeléctricas o fotomultiplicadores electrónicos. También son necesarias muestras patrón que permitan calibrar el equipo. Entre las propiedades físicas que pueden ser medida cuantitativamente tenemos la microdureza Vickers. Esta propiedad se refiere a la resistencia que ofrece un cuerpo a ser penetrado por otro. Para su medición existen microdurímetros insertables en la posición del objetivo; el más usado es el MHP-100 de Carl Zeiss Jena. Estos accesorios consisten en un objetivo con alta corrección por distorsión de imagen y una pequeña barra de metal con punta de diamante piramidal, engastada en la parte inferior y central del microdurímetro (debajo del último lente). Mediante un sistema hidráulico, la punta de diamante incide en la muestra dejando una huella, cuya forma y dimensión permite calcular la microdureza Vickers del mineral.

CUIDADO E INSTALACIÓN DE LAS SECCIONES PULIDAS Las secciones pulidas, por tratarse de preparados descubiertos, sufren con relativa facilidad cambios químicos (oxidación) o físicos (rayado), por este motivo se debe tener un especial cuidado en el mantenimiento. Para su limpieza debe utilizarse papel kleenex seco o humedecido en tolueno, en xileno o en alcohol. Una muestra oxidada o muy rayada debe ser nuevamente pulida, para lo cual se emplearán suspensiones de alúmina de granulometría adecuada al rayado o al grado de oxidación.

Previamente a la instalación de la muestra sobre la platina, debe Humberto Chirif

Microscopía Óptica de Minerales

6 3

colocarse ésta sobre un portamuestra con plastilina y presionar el conjunto con una prensa bien centrada, de esta manera, la superficie pulida quedará dispuesta paralelamente a la superficie de la platina.

OBSERVACIONES CON LÍQUIDOS DE INMERSIÓN Las observaciones con líquidos de inmersión permiten obtener imágenes más nítidas y mejores contrastes entre minerales, pero notaremos también ciertos cambios en las propiedades de éstos. Así, veremos el color diferente al observado en seco, la reflectancia será menor, la birreflectancia, pleocroísmo y anisotropía mayores, y las reflexiones internas se verán más intensas. En las tablas determinativas se consideran estos cambios y se tienen consignadas las propiedades vistas en seco y vistas con líquidos de inmersión. Después de haber elegido el grano a estudiar, se debe bajar la platina y, sin mover la muestra, se debe colocar el objetivo de inmersión y una gota de aceite de inmersión sobre el grano; luego, se sube la platina hasta que la gota entre en contacto con el objetivo, y finalmente se enfoca observando a través del ocular. Los objetivos de inmersión se reconocen porque tienen una línea negra y la palabra aceite (Oil, Öl) impresa en el tambor. Al terminar se debe limpiar cuidadosamente el objetivo y la muestra con papel kleenex humedecido en tolueno o xileno. Para la muestra, mas no para el objetivo, se puede emplear también alcohol.

ATAQUE (MICROQUÍMICO)

ESTRUCTURAL

El ataque estructural o microquímico busca corroer la superficie pulida con determinados reactivos para que características tales como contactos, bandas de crecimiento, zonamiento y clivaje se hagan notorias. Es recomendable realizar el ataque a la sección fuera del microscopio, y las observaciones hacerlas después de unos 60 segundos sin utilizar objetivos costosos o nuevos, ya que los vapores de los reactivos pueden dañar al lente. Después del estudio, deberá limpiarse cuidadosamente el microscopio y la muestra deberá ser pulida nuevamente. En los trabajos de Schneiderhöhn (1952) y Ramdohr (1975) se dan indicaciones detalladas sobre los reactivos, metodología, minerales y resultados del análisis estructural.

PROPIEDADES ÓPTICAS QUE SE ESTUDIAN CON LUZ REFLEJADA Las propiedades ópticas de minerales opacos que se estudian bajo el microscopio son: color, reflectancia, birreflectancia y pleocroísmo en nícoles paralelos; y la anisotropía y reflexiones internas en nícoles cruzados. El color y la reflectancia se pueden medir cuantitativamente.

Las propiedades ópticas cualitativas en general son difíciles de determinar con precisión por estar condicionadas por factores tales como 6 las propiedades de los granos vecinos, la 4 intensidad y clase de iluminación, la calidad de las partes ópticas del microscopio, la calidad del pulido, la homogeneidad o hetereogeneidad en la composición del grano observado, la orientación cristalográfica, la posición sobre la platina, el grado de alteración de la muestra y el grado de adiestramiento del observador. Por ello, la microscopía de luz reflejada exige un trabajo muy cuidadoso y mucha práctica. Las tablas del Institute Mineralogical Association-Commission on Ore Mineralogy (IMA-COM) constituyen la mejor referencia de las propiedades cuantitativas de los minerales opacos.

Color y reflectancia Estas propiedades se refieren, respectivamente, al color de la superficie pulida de un mineral observado con luz reflejada, y a la capacidad del mineral para reflejar la luz (relación entre la intensidad de la luz reflejada y la de la luz incidente, expresada en porcentaje). Ambas propiedades son fuertemente condicionadas por la iluminación, el color y la reflectancia de los granos vecinos, la calidad del pulido y la composición química del mineral. Ambas propiedades, como ya se mencionó, se pueden medir cuantitativamente. En la figura 5.2 se muestra la curva espectral de reflectancia, es decir, la variación de la reflectancia en función a la longitud de onda del rayo incidente. En la observación cualitativa es recomendable trabajar con una intensidad de iluminación constante, utilizando además un filtro azul claro; el diafragma debe estar cerrado a tal punto que permita ver sólo el grano que queremos describir y se debe trabajar con secciones bien pulidas. Las condiciones de observación las podemos calibrar con ayuda de minerales de colores característicos como galena (blanco), pirita (amarillo pálido) o calcopirita (amarillo brillante). Tal como vimos en el capítulo 3, hacemos la descripción del color tomando en cuenta el color principal, la intensidad y la tonalidad (por ejemplo, verde claro amarillento), evitando las comparaciones. La mayoría de minerales de mena son blancos, gris claro o coloreados, pero con tonalidades siempre pálidas. Podemos expresar la reflectancia en forma relativa a determinados minerales. Diremos que un mineral tiene reflectancia alta si ésta es mayor que la de la galena (42.9%), reflectancia media si es menor que la de la galena y mayor que la

de la esfalerita (18.4%), y diremos que tiene reflectancia baja si es menor que la de esfalerita. Los minerales de ganga presentan reflectancia muy baja Humberto Chirif (< 9%) y se ven de color gris. Reflectancia alta Reflectancia media Reflectancia baja

R > gn ef < R < gn R < ef

Microscopía Óptica de Minerales

6 5

100

90 Ag

80

cav

70

Au

60 py 50

apy (  )

Reflectancia (%)

cpy () gn

40 Si cc (  )

30

cv ()

ilm () ilm ()

20

10

cv ()

ilm ()-Oil

0 400

500 600 Longitud LO NGIT UDde DEOnda O ND(nm) A (nm )

700

P lata nativa

Ag

Si Standard

O ro nativo

Au

Calcosita ( )

C alaverita P

cav

Covelita ()

cv ()

irita

py

Covelita ()

cv ()

Si cc ( )

A rsenopirita ()

apy ()

Ilm enita ()

ilm ()

C alcopirita ()

cpy ()

Ilm enita ()

ilm ()

G alena

Figura 5.2

gn

Ilm enita ( aceite)

ilm ()-Oil

Curvas de dispersión de longitud de onda del rayo incidente vs. reflectancia de diversos minerales y del patrón de Si (tomado de Baumann & Leeder, 1991).

Humberto Chirif

6 6 En la tabla 5.1 se presentan algunos minerales de colores característicos agrupados por su color, y en la figura 5.3 se presenta una lista de minerales ordenados por su reflectancia.

Birreflectancia y pleocroísmo Análogamente a lo visto con el índice de refracción de los minerales transparentes, los minerales opacos isótropos presentan un único valor de reflectancia, mientras que en los anisótropos la reflectancia varía según el corte del mineral y su posición sobre la platina. La máxima diferencia de reflectancia de un mineral se conoce como birreflectancia.

En los minerales isótropos, en los anisótropos con corte perpendicular a algún eje óptico y en los anisótropos con birreflectancia inferior a la detectable por el ojo humano, no observaremos cambios en la intensidad de reflexión al girar la platina. En los minerales anisótropos con birreflectancia detectable, observaremos que al girar la platina la intensidad de la luz reflejada varía, y en algunos casos también varía el color o la tonalidad (pleocroísmo). La birreflectancia y el pleocroísmo son observados en nícoles paralelos, con objetivos de poco aumento y el diafragma de apertura

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

Mineral

Colo r Blanco amarillento

Blanco a gris Galena blanquecino Tennantita Arsenopirita Gris

0

10

Amarillo

Esfalerit a Cuarzo Ilmenita Magnetita

Azul a gris azulado

20

Covelit a Calcosi ta Digenita 30 40

Mineral

Crema rosáceo Rosáceo, Rojo a marrón

50

60

70

Pirita Marcasi ta Rutilo Oro Nativo Calcopiri ta Pirrotita Bornita Cobre nativo Enargita 80

90

100

Ag Au Microscopía Óptica de Minerales

Fe

cp gn cc

Cu

py apy mr bv

po mb

CGRs

hm cup en tnr cv dg bn mt ef crm LIMs

goe gf Figura 5.3

REFLECTANCIA (%) Reflectancia con luz blanca en aire de los principales minerales de mena.

6 7

Humberto Chirif

6 8 cerrado tanto como sea necesario. El fenómeno es más perceptible en el límite de granos o en los bordes de planos de macla, debido al contraste con individuos del mismo mineral, pero con diferente orientación óptica. Ambas propiedades se observan mejor con aceites de inmersión; cuanto mayor sea el índice de refracción del líquido, más marcadas se verán estas propiedades. Podemos calificar a la birreflectancia y al pleocroísmo como muy fuerte, fuerte, medio, débil, muy débil e irreconocible. En la tabla 5.2 se presentan algunos ejemplos de minerales birreflectantes y pleocroicos.

Anisotropía Análogamente a lo visto con la refracción en minerales transparentes, los rayos de luz linealmente polarizados de incidencia normal se reflejan en superficies pulidas de minerales opacos isótropos sin que varíe la dirección de vibración, en consecuencia, no pasará luz entre nícoles cruzados; mientras que, en minerales anisótropos, los rayos plano-polarizados se reflejan variando la

dirección de vibración, por este motivo, pasará luz entre nícoles cruzados (ver figura 2.10). Definimos la propiedad anisotropía como la luminosidad que presentan los minerales anisótropos entre nícoles cruzados y sus cambios al girar la platina. Dicha luminosidad es generalmente baja, por ello, se debe trabajar con la máxima intensidad de luz y, de ser necesario, se debe retirar el filtro azul. El ambiente de trabajo debe ser oscuro para que la vista se adapte a la baja luminosidad del campo. En algunos minerales se observará un cambio brusco de luminosidad y hasta de color, aun cuando el campo esté débilmente iluminado. En otros minerales, la anisotropía será reconocida con dificultad. Los minerales que no muestren luminosidad entre nícoles cruzados pueden ser isótropos, anisótropos con corte especial o minerales con anisotropía por debajo del límite de detección del ojo humano. Hay que señalar que la incidencia oblicua de luz linealmente polarizada sobre minerales isótropos puede producir anisotropía anómala.

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

Fuerte a muy Fuerte

En Aire

Grafito

Covelita Molibdenita Pirrotita

Media

Marcasita Niquelita

Débil a muy Débil

Enargita Arsenopirita Calcopirita

Rmáx Colores de Rmin Pleocroismo 26,4 Blanco gris anaranjado 6,2 Gris azulado oscuro 23,7 Azul oscuro 7,2 Blanco azulado 38,6 Blanco 19,5 Blanco grisáceo 39,9 Marrón grisáceo 34,8 Crema amarillento 56,2 Amarillo claro 49,1 Amarillo verdoso 51,4 Amarillo claro 46,1 rosáceo 25,2 Rosado claro 24,2 con tinte marrón 52,3 Blanco amarillento 51,9 45,0 Amarillo 44,6

En Aceite Rmáx Colores de Rmin Pleocroismo 14,9 Blanco grisáceo marrón 0,5 Negro aterciopelado 9,9 Púrpura 1,1 Blanco verdoso 24,1 Blanco 7,9 Verde oscuro 26,8 Marrón 22,2 42,3 Amarillo claro 34,3 Amarillo verdoso 38,3 Amarillo claro 33,2 rosáceo 11,7 Gris con tinte 10,9 marrón 37,6 Blanco 37,2 Crema rosáceo Amarillo Amarillo tinte marrón

Calcosita Microscopía Óptica de Minerales

33,5 33,2

Blanco Blanco azulado

18,3 17,9

Blanco azulado

6 9

Humberto Chirif

7 0 Por deformaciones en la red cristalina, algunos minerales isótropos pueden mostrar anisotropía anómala (como pirita, cobre nativo, cuprita, cobaltina, entre otros). Por ello, la anisotropía debe verificarse en varios granos. Podemos calificar a la anisotropía como muy fuerte, fuerte, media, débil, muy débil e irreconocible. En la tabla 5.3 se muestran algunos ejemplos de minerales anisótropos.

Reflexiones internas Cuando la luz penetra en el interior de minerales translúcidos y se refleja en contactos, planos de clivaje, microfracturas o inclusiones, la superficie del grano se verá iluminada con un color relativamente característico para cada mineral. Dicha iluminación se conoce como reflexiones internas. Los minerales con reflectancia alta, por lo general, no presentan reflexiones internas, mientras que algunos minerales con reflectancia media y la mayoría de minerales con reflectancia baja si los presentan. Cuanto mayor sea la transparencia y menor la reflectancia, más marcadas serán las reflexiones internas. Las reflexiones internas se observan con nícoles cruzados. Se diferencia de la anisotropía en que no varía cada 90° (extinción) y en que su intensidad es menor. El color de las reflexiones internas es relativamente característico para cada mineral; sin embargo, existen algunos minerales cuyo color o tonalidad de reflexiones internas varían con su composición, y otros presentan reflexiones internas muy similares entre sí. En la tabla 5.4 se presentan algunos ejemplos de minerales con reflexiones internas.

PROPIEDADES FÍSICAS Y MORFOLÓGICAS QUE SE ESTUDIAN CON LUZ REFLEJADA Las propiedades físicas y morfológicas que se estudian con luz reflejada son la dureza relativa, microdureza Vickers, clivaje, tamaño, forma, intercrecimientos, maclas y zona-miento. De ellas, el tamaño de los granos y la microdureza Vickers se pueden medir cuantitativamente.

Dureza relativa La dureza relativa es una estimación cualitativa que hacemos por comparación de los efectos del pulido sobre diferentes minerales que ofrecen diferente resistencia a la abrasión. Los minerales de mayor dureza presentarán mayor relieve que los minerales menos duros. Al desenfocar el contacto, aumentando ligeramente la distancia entre el objetivo y la muestra, observaremos una tenue línea brillante, conocida como línea de Kalb, que se mueve hacia el mineral menos duro. Es importante remarcar que esto se debe a la diferencia de relieve en la superficie de la muestra y que es una propiedad completamente diferente a la sensación de relieve y a la línea de Becke, estudiadas en minerales transparentes (capítulo 3). Otra forma de comparar la dureza de los minerales es a través de las rayas producidas por las imperfecciones del pulido: en los minerales de baja dureza las rayas serán vigorosas, pero al pasar a superficies de minerales más duros las rayas se verán tenues, discontinuas o desaparecerán (ver figura 5.4). Calificamos la dureza relativa usando como patrones de comparación a la pirrotita, esfalerita, calcopirita o galena. En la tabla 5.5 se presenta una lista de minerales ordenados por su dureza. Dureza alta H > ef, po Dureza media gn, cp < H < ef, po Dureza baja H < gn, cp

Microdureza Vickers La microdureza Vickers es una propiedad susceptible de ser medida cuantitativamente que se refiere a la resistencia de los minerales a ser penetrados por un cuerpo extraño, para ello se requiere del microdurímetro (o microesclerómetro) de Vickers descrito en el punto 5.1. Normalmente se trabaja con una carga estándar de 100 gr, y en caso de minerales de dureza muy alta se emplean cargas de hasta 200 gr. Para cada medición se deben hacer por lo menos 10 impactos, medir la longitud de las diagonales de las huellas y obtener un valor promedio de éstas. La microdureza Vickers

Tabla 5.3 Algunos ejemplos de minerales anisótropos Miner al Covelita, marcasita, molibdenita

Anisotropía Muy Fuerte

Jamesonita, enargita, pirrotita Arsenopirita, hematina, ilmenita calcopirita, bournonita Microscopía ÓpticaBornita, de Minerales Calcosita, wurtzita, wolframita

Fuerte Media Débil Muy Débil

7 1

Humberto Chirif

7 2 expresada en kg/mm2 se calcula multiplicando la carga por el factor 1458,4 y dividiendo esto entre el cuadrado del promedio de las diagonales. En la figura 5.5 se representa en forma esquemática los tipos de huellas y fracturas dejadas por los impactos.

FORMA DE LOS INDIVIDUOS Los cristales individuales, según el desarrollo de su forma externa, pueden ser euhedrales, subhedrales o anhedrales. Al igual que en el caso de los minerales transparentes (ver capítulo 3), la calidad de desarrollo del cristal y el hábito dependen principalmente de las condiciones del medio de formación. Debemos tener siempre presente que bajo el microscopio de polarización observamos sólo dos de las tres dimensiones del cristal, y la forma de la sección depende de la orientación del corte, así por ejemplo, un cubo puede presentar secciones triangulares,

rectangulares, pentagonales o hexagonales, regulares o irregulares. La observación de diferentes cristales de un mismo mineral permite interpretar la forma tridimensional del mismo. En microscopía de luz reflejada empleamos el término genérico grano para referirnos a un individuo o a un agregado de individuos de un mismo mineral de forma más o menos globular, y empleamos el término playa para referirnos a un agregado amplio de un determinado mineral. Para reconocer la forma de los individuos en un agregado de minerales anisótropos debemos trabajar con nícoles cruzados, ya que la diferente orientación óptica de estos individuos permitirá diferenciarlos. Tratándose de un mineral isótropo será necesario un ataque microquímico para corroer los contactos y poder reconocer a los individuos.

Tabla 5.4 Algunos ejemplos de minerales con reflexiones internas Miner al Malaquita Azurita Oropimente Escalerita Casiterita Limonita Cinabrio Wolframita, hematina

B

A

C

Reflexiones Internas Verde intenso Azul a azul oscuro Amarillo Amarillo claro hasta pardo rojo Amarillo, ámbar, algunas veces pardusco Amarillo pardo hasta rojo pardo oscuro Rojo bermellón Rojo oscuro

B

A

B

A

C

B

A

Figura 5.4

Dureza relativa. A la izquierda se observa una sección pulida vista en planta, y a la derecha, vista en sección transversal con la escala vertical exagerada. El relieve de los minerales de mayor dureza (mayor resistencia a la abrasión) destaca sobre el relieve de los minerales menos duros. Otra forma de comparar la dureza de los minerales es a través de las rayasproducidas por las imperfecciones del pulido. En los minerales menos duros las rayas serán vigorosas, pero al

pasar a superficies de minerales más duros las rayas se verán tenues, discontinuas o desaparecerán. En este ejemplo, el mineral B es el más duro, y C el más blando. Microscopía Óptica de Minerales

7 3

Humberto Chirif

7 4 Tabla 5.5

Minerales de mena más importantes ordenados según su dureza relativa al pulido (Schneiderhöhn, 1952) Dureza Baja Calcopirita Bornita Oro Nativo Galena Arsénico Nativo Antimonio Nativo Digenita Calcosita Novelita Oropimente

Dureza Alta Pirita Marcasita Arsenopirita Hematina Ilmenita Magnetita Pirrotita Bravoita Pentlandita Esfalerita

RECTO

CÓNCAVO

CONVEXO

SIGMOIDAL

ESTRELLA-RADIAL

LADO-RADIAL

CLIVAJE

PARTICIÓN

Rect o

Estrella - Radial

CÁSCARA

Cáscara

Figura 5.5

Dureza Media Pirrotita Bravoita Pentlandita Esfalerita Cuprita Tenorita Enargita Cobre gris Molibdenita Calcopirita

Cóncavo

Lado Radial

Convexo

Clivaje

CLIVAJE-CÁSCARA

Clivaje - Cáscara

Sigmoidal

Partición

CÁSCARAS CONCÉNTRICAS

Cáscaras Concéntricas

Microdureza Vicker. Barra del microesclerómetro mostrando la punta diamantada de forma piramidal (recuadro de la izquierda). Tipos de huellas (derecha arriba) y fracturas (derecha abajo) características de los impactos de la barra en minerales de diferentes durezas (tomado de Young & Millman, 1964; en Vaughan, 1990).

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Intercrecimientos En el estudio de las características geométricas de una roca (roca en su sentido más amplio), se consideran diversos aspectos tales como tamaño, forma y relaciones entre los componentes y agregados. Tal complejidad ha llevado a tratar por separado conjuntos de estas características, y para ello, se han empleado los términos textura, estructura, trama e intercrecimiento. La textura es el conjunto de características geométricas representativo de toda la roca. Estas características están determinadas por el grado de cristalinidad, la granularidad, la forma de los cristales y las relaciones mutuas entre ellos (MacKenzie, Donaldson & Guilford, 1982). La estructura es la disposición geométrica, generalmente repetitiva, de los integrantes de un cuerpo con respecto a un sistema de referencia a diferentes escalas, como por ejemplo pliegues, bandeamiento, alineaciones, zonamiento, etc. (Castroviejo, 1998). La trama es el conjunto de estructuras y textura de una roca. El intercrecimiento es la relación espacial entre los componentes minerales de un agregado, es decir, la más elemental de las características geométricas de una roca.

7 5 A diferencia de las propiedades ópticas (color, pleocroísmo, anisotropía, etc.) y físicas (dureza relativa, maclas), que dependen de la naturaleza misma del mineral y las propiedades morfológicas (tamaño, forma o desarrollo de caras cristalinas, texturas, estructuras e intercrecimientos), varían según las condiciones de formación, por ello, su estudio nos sirve de base para interpretaciones genéticas. Para tal fin, Ramdohr (1969), Craig (1990), Baumann & Leeder (1991) agrupan a las texturas de minerales de mena por su origen e interpretan la génesis de cada una de ellas; sin embargo, hay que señalar que, en la etapa descriptiva de un estudio, es importante mantenernos ajenos a tales interpretaciones, ya que ello nos puede inducir a adoptar prematuramente algún modelo genético. El estudio de los intercrecimientos en forma objetiva nos indica el orden de aparición de los minerales (secuencia paragenética) y además nos da pautas para un adecuado tratamiento metalúrgico. De allí, la importancia de las clasificaciones objetivas de los tipos de intercrecimientos, entre las que se cuentan la de Smirnov (1982), Amstutz (1971) y, basada en esta última, la de Canchaya & Cardozo (1977), la cual se muestra en la figura 5.6. El formato mostrado en la figura 5.7 facilita el registro de intercrecimientos.

Humberto Chirif

7 6 I

II

III

IV

1a SIMPLE Límites curvos o rectilineos. Es el tipo más frecuente. 1b AMEBOIDE Límites curvos y sinuosos. Muy frecuente.

1c GRÁFICO O MIRMEQUÍTICO O EUTECTICO Común. Ejemplos: cp-stn, bn-cc

1d DISEMINADO

1e INCLUSIÓN

2a CORONA Común. Ejemplos: cc, cv en py, cp

2b SUB-CORONA

2c CONCÉNTRICO

Figura 5.6

Tipos geométricos de intercrecimientos entre minerales (Canchaya & Cardozo, 1977).

Microscopía Óptica de Minerales

7 7 I

II

III

IV

2d COLOFORME

3a SANDWICH Común. Ejemplos: cp en py, mb en py, cubanita en cp, il en mt. 3b ESTRATIFICADO O LAMELAR Poco común. Ejemplos: po-pnt, il-mt. 3c RETICULAR Poco común. Ejemplos: il en mt, bn en cp, cubanita en cp.

3d VETEADO

4a BORDE COMPUESTO

4b COMPENETRACIÓN

4c INTERSTICIAL

Figura 5.6

(Continuación). Tipos geométricos de intercrecimientos entre minerales (Canchaya & Cardozo, 1977).

Humberto Chirif

7 8

ef

cv

py

cc

cp

cc

cp py cp

1a II

cc

2a I

ef

1d I

mt

1e I py

Figura 5.7

cc

mt

3d II 2a IV

1e I

cp

po

cv

po

py

1a II cp

cc

cv

ef

po

Registro de intercrecimientos (según la clasificación de Canchaya & Cardozo, 1977). - Parte superior. Ejemplo de una muestra de mena constituida por pirita (py), calcopirita (cp), calcosita (cc), covelita (cv), esfalerita (ef), pirrotita (po) y magnetita (mt). - Parte inferior. Tabla de registro de intercrecimientos. Allí se indica, por ejemplo, que la calcopirita y la pirita presentan intercrecimientos simples (1a II); la calcosita forma coronas en torno a la pirita (2a I); la calcosita se encuentra veteada dentro de la calcopirita (3d II).

Humberto Chirif

7 4

CAPÍTULO VI SISTEMÁTICA PARA LA DETERMINACIÓN DE MINERALES METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE MINERALES

Para la etapa II pueden ser consultados libros de texto tales como:

La identificación de las especies minerales es la parte medular de cualquier estudio geocientífico y también de otras especialidades (metalúrgicas, por ejemplo). Un cuidadoso estudio de las propiedades es la base para dicha identificación. Para facilitarla existen tablas en las que los minerales se encuentran ordenados según una propiedad o una combinación de dos o más de ellas, lo cual nos permite hacer un seguimiento sistemático y llegar a una lista de las posibles especies. Otro tipo de tablas, donde se presentan a los minerales ordenados alfabéticamente o por clases mineralógicas y donde se consignan muy detalladamente sus propiedades, semejanzas y diferencias con otras especies, nos permiten la identificación final. La figura 6.1 representa esquemáticamente la estrategia para la determinación de minerales.

-

Elements of Optical Mineralogy (Winchell, 1951)

-

Mineralogía óptica (Kerr, 1965)

-

Identificación microscópica de los minerales (Heinrich, 1970)

-

Optische Bestimmung der gesteinsbildenden Minerale (Tröger, 1969)

-

Tabla de Birrefringencia de Michel-Lévy.

TABLAS DETERMINATIVAS DE MINERALES TRANSPARENTES

-

Tabla de birrefringencia (Michel-Lévy) - (Tabla 6.1) Tabla de carácter óptico-signo óptico-color (Tabla 6.2) Tabla de carácter óptico-signo óptico-relievebirrefringencia (Tabla 6.3 y 6.4)

CUIDADOSA DETERMINACIÓN DE P ROPIEDADES DEL MINERAL PROBLEMA

Existe una gran variedad de tablas, diagramas y programas computarizados aplicados a la determinación de minerales opacos, tanto para la etapa de seguimiento de las propiedades de la muestra problema como para la etapa de comparación (según la sistemática para la determinación de minerales explicada en el punto 5.1). Algunas de las tablas más usadas son las siguientes: - Schneiderhöhn (1952)

Es recomendable el uso de más de una tabla determinativa para así basar la identificación en varias propiedades. Entre las tablas más usadas en la etapa I tenemos las siguientes: -

TABLAS DETERMINATIVAS DE MINERALES OPACOS

- Schouten (1962)

- Uytenbogaart & Burke (1971) - Ramdohr (1975) - Picot, P. & Johan, Z. (1982) - Spry, P.G. & Gedlinske,B.I. (1987) - IMA-COM QDF III (Criddle & Stanley, 1993)

TABLAS DETERMINATIVAS

LISTA DE POSIBLES MINERALES

I

Cuidadosa determinación Boletín N° 1, Serie J - INGEMMET de propiedades del mineral problema

Tablas Determinati vas

Lista de Dirección de Recursosposibles Minerales y Energéticos

minerales

II VERIFICACIÓNen EN Verificación la LAMUESTRA DE LAS PROPIEmuestra de las DADES DE CADA UNO DE LOS propiedades deLISTA cada MINERALES DE LA

uno de los minerales de la lista Figura 6.1

Secuencia de los pasos para la determinación de especies minerales.

IDENTIFICACIÓN Identificación del DEL MINERAL mineral

7 4

Humberto Chirif

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

Microscopía Óptica de Minerales

7 5

Tabla 6.2 Tabla de carácter y signo óptico vs. color (Kerr, 1965) ROJO

ROSA

ANARANJADO

PARDO

Sodalita Blenda Fluorita Espinela Cliaquita Perovsquita

Perovsquita Granate

Perovsquita

+

Blenda Fluorita Espinela Colofana Cliaquita Perovsquita Granate Circonio Casiterita Rutilo

AMARILLO Sodalita Blenda Fluorita Espinela Colofana Granate Circonio Casiterita Rutilo

Rutilo (Biotita) Dravita Stilpnomelana

-

Turmalina Corindón

Turmalina

(Cloritoide) (Biotita) Dravita Stilpnomelana Escorolita Turmalina

Apatito Piedmontita

Piedmontita Titanita Estaurolita

Piedmontita Titanita Estaurolita Monacita

+ Clinocloro Perovsquita

±

Perovsquita

Iddingsita

Perovsquita

Egirina-Augita

Egirina-Augita

Condrodita Perovsquita

Condrodita

Iddingsita

Biotita

Allanita Flogopita

Allanita

-

Jarosita Piedmontita Titanita Estaurolita Monacita Cloritoide Clinocloro

Hiperstena

Biotita Epídota Glaucofana Allanita Flogopita

Egirina Hiperstena Actinolita Glauconita

Andalucita Dumortierita Hornblenda

Humberto Chirif

7 6 Tabla 6.2 (Continuación) Tabla de carácter y signo óptico vs. color (Kerr, 1965)

VERDE

AZUL

VIOLETA

Fluorita

Sodalita Fluorita

Fluorita

Espinela

Espinela

NEGRO

Sodalita

Espinela Perovsquita

Perovsquita Granate

GRIS

Cliaquita Perovsquita Granate

Lazurita

+

-

Rutilo (Cloritoide) (Clorita) (Biotita) Stilpnomelana Escorolita Turmalina Apatito

Rutilo

Circonio Casiterita Rutilo

Escorolita

Escorolita

Escorolita

Corindón Apatito

Corindón

Rutilo

Escorolita

Apatito Piedmontita

Titanita

+

±

Cloritoide Clorita Egirina-Augita

Titanita

Cloritoide

Perovsquita Crocidolita

Crocidolita

Clorita Riebeckita

Clorita Riebeckita

Biotita Epídota

-

Titanita

Epídota Glaucofana

Perovsquita Crocidolita

Perovsquita

Glaucofana

Glaucofana

Lamprofilita Egirina Hiperstena Actinolita Glauconita

Egirina

Glauconita Dumortierita

Hornblenda Cordierita Lazurita

Dumortierita

Microscopía Óptica de Minerales

7 7

Tabla 6.3 Tabla de signo óptico-relieve-birrefringencia para minerales anisótropos positivos (tomado de Pichler & Schmitt-Riegraf, 1993) 1,55

1,65

1,60

1,70



1,80

Rutilo Siderita Titanita

Xenotimo

0,100

Zinnwaldita 0,750

Egirina-augita Aenigmatita Fayalita circon 0,050

Anhidrita

Anhidrita

Forsterita Prehnita Enstatita

Diopsido Piemontita Estilpnomelano Titanoaugita

0,030

Augita Diopsido Pigeonita 0,025

Lawsonita Omfacita Sillimanita 0,020

Thompsonita

Cordierita

Jadeita

Plagioclasa Natrolita

Crisolito Clinocloro Plagioclasa

Baritina

Gibbsita Harmotoma Heulandita Phillipsita

Calcedonia Lizardita Cuarzo

MgFe-Cloritoide Topacio

Pumpellita Thulita Zoisita

0,015

Cloritoide Estaurolita Clinozoisita

0,010

Arfvedsonita Broncita Enstatita

0,005

Apofilita Chabacita Mesolita Mordenita Tridimita 

Akermanita



0,000



1,55

1,60

1,65

1,70

1,80

Ortita

Humberto Chirif

7 8

Tabla 6.3 (Continuación) Tabla de signo óptico-relieve-birrefringencia para minerales anisótropos positivos (tomado de Pichler & Schmitt-Riegraf, 1993)

1,55

1,65

1,60



1,70

1,80

Aragonito Calcita

Goethita

0,100

Magnesita Oxybiotita

Biotita 0,750

Egirina-Augita Oxyhomblende Anatasa Oxyhornblenda

Muscovita 0,050

Meionita Talco Zinnwaldita

Glauconita Phengita Flogopita Seladonita

Lepidolita

Glaukonit Seladonita

Ti-Biotita Turmalina

Ortosa

0,030

Cancrinita 0,025

Epidota Piemontita Actinolita Glaucofana Tremolita Smaragdita Tchermakita

Kersutita

Barkevikita Katophorita

Hastingsita

0,020

Cordierita 0,015

Epistilbita Plagioclasa Skolezita Stilbita

Pennina Plagioclasa

Andalucita Wollastonita

Crossita Gehlenita

Distena

K-Feldespato Laumontita

Antigorita Crisolita Berilo

Fe-Clorita FeMg-Clorita

Arvedsonita Mg-Riebeckita

Cloritoide Hiperstena

Apatito

Corindón Vesuviana

0,010

0,005

0,000

Analcima Apofilita Chabacita Cristobalita Mordenita Nefelina  Marialita 



1,55

1,60

1,65

1,70

1,80

Microscopía Óptica de Minerales

7 9

SCHNEIDERHÖHN (1952)

DUREZA / ANISOTROPIA

/ COLOR BLANCO

< gn DUREZA RELATIVA

(gn - po)

ISOTROPO

LIGERAMENTE COLOREADO

DEBILMENTE ANISOTROPO

CLARAMENTE COLOREADO

ANISOTROPO

> po COLOR / ANISOTROPIA / REFLEJOS / DUREZA / REFLECTANCIA SCHOUTEN (1962)

COLOR / REFLECTANCIA / DUREZA / REFLEJOS / ANISOTROPIA /BIRREFLECTANCIA REFLEJOS INTERNOS

AZUL

VISIBLES AUSENTES

VERDE COLORES DEFINIDOS

DUREZA RELATIVA

PARDO

ALTA MEDIA-BAJA

AMARILLO ALTA

ROJIZO REFLECTANCIA

MEDIA BAJA

REFLECT. >50 REFLEJOS INTERNOS COLORES NO DEFINIDOS

REFLECT. <50

ANISOTROPIA BIRREFLECTANCIA

REFLECT. 20-50

Figura 6.2 Esquema explicativo del uso de las tablas determinativas de Schneiderhöhn (1952) y de Schouten (1962).

EJEMPLO DE DETERMINACIÓN DE UN MINERAL Consideremos el ejemplo del mineral de las fotos 6.1 a 6.6. Vemos que se trata de un mineral de color azulado, con pleocroísmo fuerte, relieve medio, clivaje mediano paralelo al largo, extinción oblicua, color de interferencia azul a azul violáceo de segundo orden (y en consecuencia birrefringencia 0.019 a 0.022), carácter óptico biáxico y signo negativo. De las tablas se deduce lo siguiente: -

Michel-Lévy (tabla 6.1): Escapolitas, turmalina, anfíboles, epídota, piroxeno.

-

Kerr (tabla 6.2): Epídota, glaucofana, dumortierita, cordierita, lazurita.

-

Pichler (tabla 6.3): Actinolita, glaucofana, tremolita, smaragdita, tschermakita.

Cruzando información de las tres tablas podemos decir que probablemente el mineral problema sea glaucofana, actinolita o tremolita. La segunda etapa consiste en comparar las propiedades de cada uno de esos tres minerales con las del mineral problema, para ello empleamos la tabla 6.4, en la que se indican las propiedades de esos tres minerales, y las fotos 6.1 a 6.6, tomadas al mineral problema. Vemos que el único de los tres mencionados que cumple con todo lo observado en la muestra es la glaucofana.

Humberto Chirif

8 0 Tabla 6.4 Comparación de propiedades de glaucofana, actinolita y tremolita (basado en Pichler & SchmittRiegraf, 1993) Glaucofana

Color Color Pleocroismo Relieve Pleocroismo Índice de refracción Relieve y birrefringencia Índice de refracción y Extinción birregrigencia Carácter óptico Extinción Ángulo 2V Elongación Cáracter óptico Ángulo 2V Elongación

Azul a violeta Fuerte Medio  = 1,.595 - 1,.630  = 1,.614 - 1.,650  = 1,.620 - 1,.652 0.,025 - 0.,022 Simétrica, recta y oblicua según corte Biáxico negativo <50º Largo -lento

Tremolita

Actinolita

Tremolita

Incoloro a verde azulado No reconocible Medio  = 1,.647  = 1,.659  = 1,.667 0,.020 Simétrica, recta y oblicua según corte Biáxico negativo 80º

Incoloro a verde azulado No reconocible Medio  = 1,.608  = 1,.618  = 1,.630 0,.022 Simétrica, recta y oblicua según corte Biáxico negativo 85º

Largo -lento

Largo -lento



Orientación

c



Orientación  a 110

Foto 6.1

Actinolita

Glaucofana

 b



b

 a



110

Mineral de colores variables entre gris claro, azul y violeta, relieve positivo de bajo a medio, morfología monoclínica euhedral a subhedral (corte basal) y clivaje bueno en dos direcciones que hacen un ángulo aproximado de 120º entre ellas. Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.

Microscopía Óptica de Minerales

Foto 6.2

Al girar la platina se observa una fuerte variación de color de gris claro a violeta azulado (pleocroísmo fuerte). Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.

Foto 6.3

El mineral problema también presenta formas tabulares subhedrales correspondientes a cortes prismáticos. Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.

8 1

Humberto Chirif

8 2

Foto 6.4

Al girar la platina nuevamente se observa una fuerte variación de color de violeta claro a azul (pleocroísmo fuerte). Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.

Foto 6.5

Extinción oblicua de muy bajo ángulo (aproximadamente 4º). Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.

Microscopía Óptica de Minerales

Foto 6.6

Foto 6.7

Al girar 45º a partir de la posición de extinción, el cristal se ubica en la posición de máxima anisotropía. El máximo color de interferencia es verde de segundo orden, lo que corresponde a una birrefringencia de alrededor de 0,024. Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.

Observación con objetivo de alto aumento (40x) para elección de la zona a estudiar con luz conoscópica. La zona encerrada en el círculo es óptima por no estar cruzada por planos de clivaje y estar exenta de inclusiones o alteraciones. Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.

8 3

Humberto Chirif

8 4

Foto 6.8

Figura de interferencia biáxica negativa. Observación con luz transmitida conoscópica y nícoles paralelos, sin compensador (izquierda) y con compensador de yeso (derecha).

Microscopía Óptica de Minerales

8 5

BIBLIOGRAFÍA AMSTUTZ, G.C. (1971) - Glossary of mining geology. Stuttgart: Enke, 196 p. BAUMANN, L. & LEEDER, O. (1991) - Einführung in die Auflichtmikroskopie. Leipzig: Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 408 p. CANCHAYA, S. & CARDOZO, M. (1977) Tabla de intercrecimientos de minerales opacos. No publicado. CÁNEPA, C. (1971) - Estudio microscópico de minerales opacos. Lima: Universidad Nacional de Ingeniería, 82 p. CASTROVIEJO, R. (1998) - Fundamentos de petrografía. Madrid: Univ. Politécnica de Madrid, 116 p. CRAIG, J.R. (1990) - Textures of the ore minerals. En: Jambor, J.L. & Vaughan, D. J., eds. Advanced microscopic studies of ore minerals. Ottawa: Mineralogical Association of Canada, Short Course 17, p. 213-262. CRIDDLE, A.J. & STANLEY, C.J., eds. (1986) - The quantitative data file for ore minerals of the Commission on Ore Microscopy of the International MineralogicalAssociation (IMA/COM). 2a. ed. London: British Museum (Natural History), 477 p. CHUDOBA, K.F. (1932) - Die Feldspäte und ihre praktische Bestimmung. Stuttgart: Schweizerbart’sche, 54 p. HEINRICH, E.W. (1977) - Identificación microscópica de los minerales. Bilbao: Urmo, 456 p. KERR, P.F. (1965) - Mineralogía óptica. 3a. ed. New York: McGraw-Hill, 433 p. MACKENZIE, W.S., DONALDSON, C.H. & GUILFORD, C. (1991) - Atlas of igneous rocks and their textures. Essex: Longman Scientific & Technical, 150 p.

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Dirección de Recursos Minerales y Energéticos

PÁGINA EN BLANCO

ANEXO 1 PROPIEDAD DE LOS MINERALES TRANSPARENTES

Microscopía Óptica de Minerales

COLOR, PLEOCROÍSMO, RELIEVE Y LÍNEA DE BECKE

Foto A1.1

Cristal de olivino. Color pardo rosáceo, relieve positivo alto y pleocroísmo ausente. Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.

Foto A1.2

Cristal de titanita. Color pardo amarillento, relieve positivo alto y pleocroísmo débil. Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.

Foto A1.3

Cristal de biotita. Color beige a pardo anaranjado intenso, relieve positivo medio y pleocroísmo fuerte. Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.

89

90

Humberto Chirif

Foto A1.4

Cristal subhedral de plagioclasa (izquierda) y cristal subhedral de cuarzo (derecha). Obsérvese el carácter incoloro de ambos minerales, así como el relieve positivo bajo de la plagioclasa y el relieve negativo del cuarzo con respecto a minerales vecinos.

Foto A1.5

Cristal de circón visto con luz transmitida, campo oscurecido y nícoles paralelos. A la izquierda, el cristal enfocado (obsérvese el relieve alto), y a la derecha, desenfocado, aumentando la distancia de trabajo. Nótese que se ha formado una línea brillante en la parte interna del perímetro, lo cual indica que el circón tiene mayor índice de refracción que el mineral vecino.

91

Microscopía Óptica de Minerales

MORFOLOGÍA / CLIVAJE

Foto A1.6

Cristal anhedral de calcita. Clivaje bueno en la dirección A. Planos de maclas en las direcciones B y C. La alta birrefringencia de este mineral permite notar las maclas aun en nícoles paralelos. Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.

Foto A1.7

Cristal anhedral de biotita. Obsérvese el clivaje perfecto en la dirección señalada. Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.

92

Humberto Chirif

Foto A1.8

Cristales subhedrales de granate. Obsérvese el relieve positivo alto. Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.

Foto A1.9

Cristal euhedral de cuarzo. Obsérvese las trazas de la fractura concoidal (líneas curvas). Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.

93

Microscopía Óptica de Minerales

Foto A1.10

Cristal euhedral de plagioclasa.Obsérvese el clivaje bueno en dos direcciones. Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.

Foto A1.11

Cristal euhedral de hornblenda. Obsérvese el clivaje bueno en dos direcciones. Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.

94

Humberto Chirif

EXTINCIÓN

Foto A1.12

Agregado radial de calcedonia mostrando extinción paralela. Observación con luz transmitida y nícoles cruzados.

Foto A1.13

Cristal prismático de anfíbol mostrando extinción oblicua de 39º. Observación con luz transmitida y nícoles cruzados.

95

Microscopía Óptica de Minerales

Determinación del tipo de plagioclasas por el método del ángulo de extinción (Método Michel-Lévy)

Izq.

Der.

010

MACLA TIPO ALBITA POLISINTÉTICA

ÁNGULO DE EXTINCIÓN A LA IZQUIERDA Y A LA DERECHA

60 50 40 30

20 10

oligoclasa ÍNDICE REFRACCIÓN SIGNO ÓPTICO

andesina

labradorita

bytownita

1,53

1,54

1,55

1,56

1,57

1,58

1,59

+

+-

+-

-

-

-

-

En cortes perpendiculares a los planos de macla polisintética tipo albita (010), el ángulo de extinción a la izquierda de un conjunto de individuos tiene el mismo valor que el ángulo de extinción a la derecha del otro conjunto. Para la determinación del tipo de plagioclasa, en primer lugar, hay que obtener el ángulo de extinción promedio de cristales con el corte indicado en el párrafo anterior, aceptando, para ello, aquellos en los que los ángulos a la izquierda y a la derecha no difieran en más de seis grados. Luego, ubicamos el valor del ángulo de extinción promedio en el eje de las abscisas y trazamos una horizontal hasta hallar el punto de intersección con la curva; la ordenada correspondiente a ese punto será el componente de anortita (An) de la plagioclasa. Observemos que las plagioclasas cálcicas (labradorita, bytownita y anortita) presentan ángulos de extinción mayores a 30º. Ángulos de extinción entre 20º y 30º corresponden a andesina (An > 37). Ángulos de extinción entre 10º y 20º corresponden a albita-oligoclasa (An < 13) o a oligoclasa-andesina (27 < An < 37); en el primer caso, el relieve será negativo, y en el segundo, positivo. Finalmente, los ángulos de extinción menores a 10º corresponden a oligoclasa (13 < An < 27).

96

Humberto Chirif

Foto A1.14 Cristal de plagioclasa mostrando un ángulo de extinción de 25º a la izquierda y 23º a la derecha. En la parte superior el cristal en posición 0º. El método de Michel-Lévy indica que se trata de andesina de An=42. Observación con luz transmitida y nícoles cruzados.

Foto A1.15 Cristal de cuarzo de aproximadamente 1.4 mm de diámetro, cortado por venillas de cuarzo, espesor micrométrico. El grano grande de cuarzo presenta extinción ondulante (obsérvese que la superficie no se oscurece homogéneamente). Observación con luz transmitida y nícoles cruzados.

97

Microscopía Óptica de Minerales

COLOR DE INTERFERENCIA

Foto A1.16 Cristal de la foto A1.13 girado 45º a partir de la posición de extinción, mostrando máximo color de interferencia azul claro verdoso de segundo orden, lo que en la tabla de Michel-Lévy corresponde a una birrefringencia de 0,023. Obsérvese que el máximo color de interferencia está distribuido más o menos uniformemente en toda la superficie denotando un espesor parejo de 30 mm, salvo en los bordes y en la fractura central del lado derecho, donde el menor espesor se manifiesta con colores de menor orden (azul, rojo hasta amarillo de primer orden). Observación con luz transmitida y nícoles cruzados.

Foto A1.17

Detalle de la foto anterior. Obsérvese en los bordes colores de interferencia correspondientes a espesores menores para la misma birrefringencia. Observación con luz transmitida y nícoles cruzados.

98

Humberto Chirif

Foto A1.18

Agregado de cristales de anfíboles en nícoles paralelos (izquierda) y cruzados (derecha) mostrando diferentes cortes y en consecuencia diferentes colores de interferencia. El individuo C se encuentra en su posición de extinción.

Foto A1.19

Foto anterior girada 45º. El individuo C muestra su máximo color de interferencia (verde de segundo orden). Obsérvese que los colores no son uniformes dentro de cada individuo, lo cual indica que el espesor no es parejo.

Foto A1.20

Titanita en nícoles paralelos (izquierda) y cruzados (derecha) mostrando colores de interferencia de alto orden, lo cual se observa como una mezcla mal definida de tonalidades crema, rosáceo y verde.

99

Microscopía Óptica de Minerales

ELONGACIÓN

Foto A1.21 cruzados.

A

B

C

D

Cristal euhedral de talco mostrando elongación largo-rápido. Observación con luz transmitida y nícoles A (sin compensador):

Cristal en posición de extinción (paralela).

B (sin compensador):

Cristal en posición de máxima anisotropía mostrando color de interferencia verde de 2.o orden (desfase de aproximadamente 750 nm).

C (con compensador de yeso): Se ha producido sustracción, de verde de 2.o orden se ha pasado a blanco grisáceo (750nm – 550 nm = 200 nm). D (con compensador de yeso): Al girar 90º se pasa a la posición de adición; de verde de 2.o orden a verde de 3.o orden (750nm + 550 nm = 1300 nm).

10 0

Humberto Chirif

MACLAS Y ZONAMIENTO

Foto A1.22

Cristal de plagioclasa con macla combinanda albita-Carlsbad. Observación con luz transmitida y nícoles cruzados.

Foto A1.23

Cristal de plagioclasa con macla tipo periclina algo curvada por deformación mecánica del cristal. Observación con luz transmitida y nícoles cruzados.

10 1

Microscopía Óptica de Minerales

Foto A1.24

Cristal de plagioclasa cortado paralelamente al 010, mostrando líneas de crecimiento y estructura zonada. Observación con luz transmitida y nícoles cruzados.

Foto A1.25

Cristal de anfíbol con macla inclinada. Observación con luz transmitida y nícoles cruzados.

10 2

Humberto Chirif

Foto A1.26

Cristal de piroxeno maclado. Observación con luz transmitida y nícoles cruzados.

ANEXO 2 PROPIEDADES DE LOS MINERALES OPACOS

Microscopía Óptica de Minerales

10 5 COLOR, REFLECTANCIA Y BIRREFLECTANCIA

Foto A2.1

Cristales anhedrales de bornita, calcopirita, calcosita y digenita mostrando sus colores característicos: de rosado a marrón de la bornita, amarillo de la calcopirita, azul de la digenita y gris azulado de la calcosita. Obsérvese el orden de reflectancias: calcopirita > calcosita > digenita > bornita. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.

Foto A2.2

Covelita alterando a calcopirta. Obsérvese el pleocroísmo fuerte y la birreflectancia de la covelita (algunos cristales son de color azul y otros gris azulado). Procedencia: Mina Tintaya, Perú. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.

Humberto Chirif

10 6

Foto A2.3

Intercrecimiento simple de calcopirita (amarillo) con magnetita (blanco grisáceo). En el cristal de magnetita del lado izquierdo, se observan inclusiones de pirrotita (color rosáceo). El conjunto se encuentra rodeado de bornita y covelita. Procedencia: Mina RaúlCondestable, Perú. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.

Foto A2.4

Intercrecimiento de cristales anhedrales de pirrotita (rosado pálido, parte central de la foto), magnetita (gris claro) y calcopirita (amarillo, parte centro superior e inferior). Procedencia: Mina RaúlCondestable, Perú. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.

Microscopía Óptica de Minerales

10 7 ISOTROPÍA Y ANISOTROPÍA

Foto A2.5

Cristales euhedrales de pirita mostrando su característico color amarillo pálido y su isotropía. Observación con luz reflejada, nícoles paralelos (izquierda) y cruzados (derecha).

Foto A2.6

Cristales euhedrales de arsenopirita, mostrando su característico color blanco y su anisotropía moderada que evidencia zonamiento (parte central ligeramente mas oscura). Observación con luz reflejada, nícoles paralelos (izquierda) y cruzados (derecha).

Foto A2.7

Cristales de enargita mostrando su anisotropía fuerte. Observación con luz reflejada, nícoles paralelos (izquierda) y cruzados (derecha).

Humberto Chirif

10 8 CLIVAJE, DUREZA RELATIVA

Foto A2.8

Cristales anhedrales de galena (blanco, parte central y derecha de la foto), esfalerita (gris) y cobres grises (gris claro ligeramente versoso, parte izquierda). Asociado a la esfalerita se observan pequeños granos anhedrales de calcopirita. Es típico en la galena la formación de finísimas oquedades de forma triangular generadas por el clivaje cúbico del mineral. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.

Foto A2.9

Intercrecimiento simple de galena (blanco, parte central) y cobre gris (ligeramente verdoso). Obsérvese rayas en la galena que no pasan al cobre gris debido a su menor dureza (menor resistencia al rayado). Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.

Microscopía Óptica de Minerales

10 9 REFLEJOS INTERNOS

Foto A2.10 Cristal de pirargirita anhedral mostrando intensos reflejos internos de color rojo que enmascaran la anisotropía. Procedencia: Mina Selene, Perú. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.

Foto A2.11 Cristal de pirargirita anhedral. Compare la anisotropía de un extremo del cristal a otro, además de los reflejos internos muy intensos de color rojo. Procedencia: Mina Selene, Perú. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.

Microscopía Óptica de Minerales

11 1 TEXTURAS E INTERCRECIMIENTOS

Foto A2.12

Intercrecimiento simple de calcopirita y bornita con corona de calcosita y digenita. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.

Foto A2.13

Corona de covelita en torno a calcopirita. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.

Humberto Chirif

11 0

Foto A2.14

Detalle de la foto A2.13 mostrando el borde compuesto (propio de reacción) entre calcopirita y covelita. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.

Foto A2.15

Relictos de calcopirita con corona de safflorita. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.

Humberto Chirif

11 2

Foto A2.16

Goetita coloforme. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.

Foto A2.17

Foto anterior en nícoles cruzados. Con colores rojos y anaranjados se observan las sucesivas capas de goetita coloforme. Observación con luz reflejada y nícoles cruzados.

Microscopía Óptica de Minerales

11 3

Foto A2.18

Textura brechosa (veteada). Intercrecimiento de hematita (gris claro) con goetita coloforme (gris oscuro). Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.

Foto A2.19

Textura brechosa. Calcopirita intensamente cortada por venillas con relleno de calcosita y digenita. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.

Humberto Chirif

11 4

Foto A2.20

Textura de exsolución. Cristal de ilmenita anhedral que muestra anisotropía gris y lamelas de exsolución de hematita. Procedencia: Tapo, Perú. Observación con luz reflejada y nícoles cruzados.

Foto A2.21

Textura de exsolución de calcopirita en esfalerita. A la izquierda la playa de galena. Procedencia: Mina Colquijirca, Perú. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.

Microscopía Óptica de Minerales

11 3

ANEXO 3 EL MICROSCOPIO DE POLARIZACIÓN Y SUS PARTES

117

Microscopía Óptica de Minerales

A

B

C

D

E G

F

H

I J K L M

LL

N

Foto A3.1

Microscopio de polarización universal (luz transmitida y luz reflejada). A = Oculares B C

= =

Salida trinocular Lente Amicci-Bertrand

D E

= =

Analizador Compensadores

F G

= =

Tubo epiiluminador (para luz reflejada) Fuente del tubo epiiluminador

H I

= =

Sistema revolver de objetivos Platina circular y giratoria

J K

= =

L

=

Estativo Conjunto subplatina (condensador de bajo poder, polarizador, diafragma y condensador de alto poder) Interruptor

LL M N

= = =

Regulador de intensidad de luz Filtro azul Base (incluye fuente luminosa)

118

Humberto Chirif

Cámara Adaptad or Tubo de Enfoque Tubo Trinocular

Foto A3.2

Sistema de fotografia digital instalado en la salida trinocular.

Foto A3.3

Sistema de fotografia digital instalado en el ocular. Retirar el ocular e instalar directamente el tubo adaptador y la cámara.