MINERALOGIA ÓPTICA Mineralogia óptica
Introdução
Conceitos básicos
Natureza da luz
Luz Polarizada cruzada
Luz Plana Polarizada
Microscópio petrográfico
forma
clivagem
relevo
cor
Pleocroismo
Identificação de minerais
cor de interferncia
e#tinção
maclas
"irrefringncia
Indicatriz
!igura de interferncia
Mineraloia Ó%tica • Identificação de materiais eol!icos" minerais transparentes" com #ase nas caracter$sticas !%ticas • &so do microsc!%io %etror'fico de l() transmitida
Part I
Usar o microscópio porquê??
Identificar minerais *eterminar o ti%o de roc+as *eterminar a ordem de formação dos minerais O#servar reacç,es entre minerais Avaliar o ti%o e ra( de alteração dos minerais *oc(mentar a +ist!ria da roc+a
O microsc!%io %etror'fico Também designado microscópio polarizante
Parte mec-nica . #ase/ #raço/ %latina/ t(#o/ rev!lver/ %araf(sos de focaem
Parte !%tica 0istema de il(minação 0istema de am%liação 0istema de %olari)ação
Para usar o microscópio é necessário saber um pouco sobre a física da luz, luz, e depois aprender algumas ferramentas e artimanhas artimanhas
Com%onentes do microsc!%io %etror'fico e s(as f(nç,es • "$%& • !onte de iluminação 1microsc!%ios modernos estão e2(i%ados com (ma l-m%ada incandescente locali)ada na #ase %ro%orcionando luz transmitida l() 2(e atravessa a amostra de #ai3o %ara cima e 4 (sada %ara e3aminar minerais trans%arentes
Montagem em grãos
Lâmina delgada
&m filtro a)(l 4 normalmente colocado no tra5ecto da l() %ara converter a l() amarelada da l-m%ada n(ma l() mais %r!3ima da l() nat(ral 'eóstato6 controla a intensidade da l()
Com%onentes do microsc!%io %etror'fico e s(as f(nç,es Con(unto abai#o da platina • Polarizador 1 lente %olar!ide o( %risma de nicol 2(e converte a l() não6%olari)ada da fonte de il(minação em l() %lana %olari)ada7 Est' inserido a 89:do %lano do analisador ;%olari)ador s(%erior< =(ando s! est' inserido o %olari)ador" estamos a o#servar em Luz Plana Polarizada )LPP* o( nicois paralelos )N++*, polarizador está posicionado segundo a direcção &-.
• /iafragma 6 locali)ado a#ai3o da lente condensadora 2(e restrine a 2(antidade de l() 2(e entra no condensador7 • Lente Condensadora 6 esta lente converte os raios de l() %aralelos n(m cone converente de l() Este ti%o de il(minação desina6se iluminação ortoscópica
Com%onentes do microsc!%io %etror'fico e s(as f(nç,es • Platina 1 %latina rotativa rad(ada ;>?9:< e onde se coloca a l-mina delada7
E2(i%amento Adicional
Platina Mec0nica 1 a l-mina %ode ser movimen6
6tada de forma sistem'tica e 4 (tili)ada %ara determinar a @ de minerais diferentes e3istentes n(ma l-mina delada (tili)ando um contador de pontos
• $ platina e o con(unto abai#o da mesma %odem ser movimentados %ara cima o( %ara #ai3o com a a5(da de (m %araf(so ;%araf(so de focaem<" 2(e %ode estar locali)ado de am#os os lados o( s! do lado direito7
•
Com%onentes do microsc!%io %etror'fico e s(as f(nç,es b(ectivas 1 %rimeiro sistema de am%liação"
%ode +aver >6 ;B" 9B" D9B" e 9B< %osicionadas n(m anel rotativo ;rev!lver< 2(e %ermite alterar a am%liação/
• N2$ rodar sempre as objectivas usando o revólver. NUNCA tocar nas objectivas!!
•
'an3ura para placas acessórias ;com%ensadores<1 %ermite a inserção de
com%ensadores entre as oc(lares e as o#5ectivas/ são inseridas a : das %rinci%ais direcç,es de vi#ração do %olari)ador ;E6F< e anali)ador;N60< s compensadores são %lacas de minerais anisotr!%icos com (ma es%ess(ra es%ec$fica 2(e %rovocam (m atraso nos raios de l() 2(ando inseridas no microsc!%io7 As mais com(ns são a c(n+a de 2(art)o" com%ensador de mica de com%ensador de esso7
Com%onentes do microsc!%io %etror'fico e s(as f(nç,es •
$nalisador 6 lente %olar!ide o( %risma de nicol
•
Lente de "ertrand 1 lente locali)ada no t(#o
•
cular 6 a oc(lar contem (ma lente" normalmente de am%liação9B 7 A oc(lar direita
•
A am%liação da vossa l-mina delada 4 o %rod(to da am%liação da oc(lar e da o#5ectiva7 Por e3em%lo" se estiver a o#servar com a o#5ectiva B" e a oc(lar 4 9B" a am%liação total ser' 9B7
2(e %ode ser inserido o( retirado do tra5ecto da l() A direcção de vi#ração est' a 89: do %olari)ador7 =(ando o %olari)ador e o analisador estão inseridos a 89:" estamos a o#servar em nicois cruzados ;NB< luz polarizada cruzada )4PL*7 do microsc!%io" a#ai3o da oc(lar" e 2(e %ode ser introd()ida o( removida do tra5ecto da l()7 Esta lente tem %or o#5ectivo tra)er o cam%o de visão da fi(ra de interferHncia %ara o %lano da oc(lar ;iluminação conoscópica*
tem D fios de ret$c(lo 2(e devem ser orientados N60 e E6F7
• Microsc!%io %etror'fico de luz 'efletida • Minerais opacos • Iluminador 5ertical 14 (sado %ara e3a6 6minar minerais o%acos em luz refletida L() incidente directa no to%o da s(%erf$cie do mineral reflectindo %ara a oc(lar7
Secções Polidas
O 2(e acontece 2(ando a l() atravessa o microsc!%io "lho amplitude, '
#aio de luz
&omprimento de onda,
Propaga$%o da luz desde a fonte até ao olho !onte de luz
' luz propaga(se sobre a forma de ondas
O 2(e acontece 2(ando a l() atravessa o microsc!%io ' luz do )icroscópio é luz branca, i*e* é composta por +ários comprimentos de onda &ada comprimento de onda de luz corresponde a uma cor diferente
"s diferentes comprimentos de onda-cores, Podem ser obtidas por dispers%o a partir de um prisma*
Es%ectro vis$vel
&omprimento de onda, J=10-18cm) (1mµ=10J< o( ;nm9J<
Kioleta ;99 nm< Kermel+o ;99 nm<
O 2(e acontece 2(ando a l() atravessa o microsc!%io direc$%o de propaga$%o plano de +ibra$%o direc$%o de +ibra$%o
0uz polarizada plana 10PP
' luz +ibra em todos os planos que contêm o raio de luz .i*e*, todos os planos perpendiculares / direc$%o de propaga$%o
0uz n%o polarizada
< A l() %assa atrav4s do polarizador inferior oeste .esquerda5
0uz n%o polarizada
0uz polarizada plana 10PP este .direita5
0PP1 luz polarizada plana
'penas a componente da luz que +ibra na direc$%o 2(3 passa atra+és do polarizador inferior 4 intensidade da luz diminui
D< Inserir o polarizador superior oeste .esquerda5
este .direita5
norte .atr/s5
sul .frente5
7egro88 6e#tinto7
" que acontece? " que chega aos nossos olhos? Porquê a in+en$%o de um microcópio que impede a passagem de luz até aos nossos olhos?? 60P1 nicois cruzados .polaróides cruzados5
>< Inserir l0mina delgada de roc+a em BLP norte
oeste
0uz n%o polarizada
este
sul " que obser+amos? 0uz e cores
9ibra$%o da luz 2(3 0uz +ibrando em +ários planos e com +ários comprimentos de onda
" que acontece afinal??
&onclus%o: os minerais conseguem reorientar os planos de +ibra$%o da luz o que e;plica que alguma luz passa atra+és do polarizador superior
)as , repara que alguns gr%os minerais permanecem escuros e portanto n%o conseguem reorientar a luz5
<5 !azer a rotação da platina A maioria dos grãos minerais muda de cor à medida que se roda a platina; estes grãos ficam negros 4 vezes numa rotação de 3!"#e$actamente a cada %!o (stes minerias são anisotrópicos & vidro e alguns minerais ficam sempre negros qualquer que se'a a orientação (stes minerias são isotrópicos
=eneraliza$>es e +ocabulário "s minerais do sistema c@bico .e*g*, granada5 s%o isotrópicos 4 n%o conseguem reorientar a luz* 2stes minerais est%o sempre escuros .e;tintos5 em nicóis cruzados* Todos os outros s%o anisotrópicos 4 conseguem todos reorientar a luz* Todos os minerais anisotrópicos contêm uma ou duas direc$>es especiais que não reorientam a luz* 4 )inerais com uma direc$%o especial designam(se unia$iais 4 )inerais com duas direc$>es especiais designam(se bia$iais
Todos os minerais anisotrópicos desdo#ram a l() em duas com%onentes de l() %olari)ada %lana 2(e se deslocam a velocidades diferentes e vi#rando se(ndo %lanos %re%endic(lares entre si 8/upla refracção 'lguma luz irá passar atra+és do polarizador superior
#aio e;traordinário #aio ordinário gr%o mineral
luz polarizada plana
3
2
)uando a luz se divide* (9elocidade altera ("s raios sofrem des+io .refrac$%o5 (A no+as direc$>es de +ibra$%o (=eralmente +emos no+as cores
polarizador inferior
Um bre+e resumo )inerais Bsotrópicos : a luz n%o sofre qualquer des+io propaga( se com a mesma +elocidade em todas as direc$>es )inerais 'nisotrópicos : Unia;ial 4 a luz atra+essa o cristal e é desdobrada em Acomponentes de luz polarizada plana que +ibram perpendicularmente entre si e com diferentes +elocidades, e;cepto numa direc$%o especial Cia;ial ( a luz atra+essa o cristal desdobra(se em Acomponentes de luz polarizada plana e;cepto em duas direc$>es especiais
4 'o longo dessas direc$>es especiais .Dei;os ópticosE5, o mineral comporta(se como isotrópico( i*e*, n%o ocorre qualquer des+io da luz 4 )inerais Unia;iais e bia;iais podem ainda ser subdi+ididos em opticamente positi+os e opticamente negati+os, dependendo da orienta$%o dos raios ordinário .lento5 e e;traordinário .rápido5 relati+amente aos ei;os cristalográficos do cristal*
comportamento da luz depende da estrutura do cristal
Bsotrópico
&@bico 4 ei;os cristalográficos todos iguais
Unia;ial Cia;ial
Ge;agonal, trigonal, tetragonal 4 ei;os
c s%o iguais mas c é unico
"rtorrFmbico, monoclínico, triclínico 4 Todos os ei;os s%o diferentes
9amos usar toda esta informa$%o para nos aHudar a identificar os minerias
Pro%riedades dos minerais . cor e pleocroismo &or é obser+ada só em 0PP Trata(se de uma propriedade inerente 4#esulta de uma absor$%o selecti+a dos diferentes da luz: Bncolor1 absor$%o fraca "paco1 absor$%o má;ima &olorido1 diferentes s%o abor+idos de maneira diferente
Pleocroismo quando diferentes s%o abor+idos de maneira diferente pelas diferentes direc$>es cristalográficas ( rodar a platina para obser+ar h b l
=(art)o
hbl "iotite
plag (Plagioclase é incolor "iotite (Gornblenda é pleocróica em tons de +erde
p l a "iotite g
Pro%riedades dos minerais . Ind$ce de refracção ;I7R7 ou n< Velocidade no ar
n = velocidade no mineral
' luz sofre refrac$%o quando passa de um meio para outro a refrac$%o é acompanhada por uma mudan$a de +elocidade
Lei da Refração - Lei de Snell n1 sen Ɵ1 = n2 sen Ɵ2
Ɵ1
V2 sen Ɵ1 = v1 sen Ɵ2
Ɵ 2
Pro%riedades dos minerais . Ind$ce de refracção ;I7R7 ou n< Velocidade no ar
n = velocidade no mineral
' luz sofre refrac$%o quando passa de um meio para outro a refrac$%o é acompanhada por uma mudan$a de +elocidade
• n é fun$%o da orienta$%o cristalográfica nos minerais anisotrópicos minerais
isotrópicos : caracterizados por um B#
minerais
unia;iais : caracterizados por dois B#
minerais
bia;iais : caracterizados por três B#
• n permite medir A parLmetros: rele+o e birefringência
Pro%riedades dos minerais em LPP. relevo • " #ele+o é a medida da diferen$a relativa de n • entre um gr%o mineral e os que o rodeiam • " #ele+o é determinado +isualmente, in 0PP garnet: n 1 J*NA(J*O • " #ele+o é usado para estimar n quartz: n 1 J*Q<(J*QQ epo;R: n 1 J*Q<
Muartzo tem bai;o rele+o
=ranada tem rele+o alto
Pro%riedades dos minerais . relevo • " #ele+o de um mineral refere(se / maior ou menor nitidez dos seus contornos • " #ele+o é positi+o ou negati+o • 2m qq dos casos pode ser bai;o, moderado, alto e muito alto
( "li+ina tem rele+o alto ( Plag tem rele+o bai;o plag
olivina
oli+ina: n1J*S<(J*OO plag: n1J*Q(J*QN epo;R: n1J*Q<
Todos os minerais máficos têm relevo alto mas todos os minerais félsicos (excepto a muscovite) apresentam baixo relevo.
Como se determina a refrinHncia ;o relevo< )étodo da 0inha ou !ranHa de CecVe A lin+a de #ece 4 (ma #anda l(minosa vis$vel no contacto entre minerais com IR diferentes
#esulta de fenómenos de refrac$%o e refle;%o dos raios de luz na interface de minerais com B# diferentes ou de um mineral e o meio de montagem* 'lto rele+o .5
n;tl K nepo;R
Cai;o rele+o .5
n;tl 1 nepo;R
Alto relevo (-)
n;tl I nepo;R
2stes efeitos pro+ocam uma concentra$%o de luz no meio mais refringente
Como se determina a refrinHncia ;o relevo< )étodo da 0inha o( ran5a de CecVe Como (tili)ar J* A* * <* Q* S* N*
)icroscópio em nicóis paralelos10PP 2scolha dois minerais contíguos ou um mineral e o meio de montagem !ocar a interface dos dois meios com amplia$%o má;ima !echar ligeiramente o diafragma Bnserir condensador B)P"#T'7T2( desfocar 0B=2B#')27T2 aumentando a distLncia entre a lLmina e a obHecti+a "bser+a(se uma linha dupla que se afasta ou se apro;ima do contorno dos minerais
Como se determina a refrinHncia ;o relevo< )étodo da 0inha o( ran5a de CecVe Como (tili)ar A fran5a de ece desloca6se. • %ara o meio mais refrinente ;Q< 2(ando se desfoca o cam%o do microsc!%io %or afastamento da o#5ectiva" i747 2(ando se a(menta ;Q< a dist-ncia entre a o#5ectiva e a %re%aração • %ara o meio menos refrinente ;6< 2(ando se dimin(i ;6< a dist-ncia
biotite
quartzo
Pro%riedades dos minerais . cores de interferHncia birefringncia • &or obser+ada quando os nicóis est%o cruzados .60P5 • &or pode ser quantificada numericamente: 1 ng ( np &scala cromática
Cirrefringência s n o r c i m m e a r u s s e p s 2
We no+o( birefringência-cores de interferência +aio e$traordin ,rio .bai;o n5
"bser+a$%o: frequência da luz mantém(se inalterada +aio ordin,rio
.ele+ado n5 d =r%o mineral 0uz polarizada plana
Polarizador inferior
!1 9- se a +eloc* da luz muda , também muda está relacionado com a cor se muda, a cor muda 's ondas dos dois raios podem estar em fase ou em oposi$%o de fase / saida do cristal
!enómeno de interferência • Muando as ondas est%o em fase, n%o há passagem de luz • Muando as ondas est%o em oposi$%o de fase, alguns componentes de luz passam atra+és do analisador, o mineral fica colorido (cor de interferência esta cor depende do atraso • Muando uma das direc$>es de +ibra$%o é paralela ao polarizador inferior, nenhuma luz passa atra+és analisador e o mineral está Dem e;tin$%oE .1negro5
7o tempo t, / saida do cristal: o raio ordinário percorreu a distLncia d o raio e;trordinário percorreu a distLncia d 1atraso +aio e$traordin ,rio .bai;o n5
tempo 1 distLncia-+elocidade +aio ordin,rio
:
t 1 d-9ro
+aio ordin,rio
.ele+ado n5
d
+aio e$traordin,rio
:
t1 d-9re -9ar
'ssim: d-9ro 1 d-9re -9ar
=r%o mineral
1 d.9ar-9ro ( 9ar-9re5 0uz polarizada plana
1 d.nro ( nre5 1 d
1 espessura ld ; birefringência Polarizador inferior
&scala cromática- Mic3el-Lev9 Cirrefringência
s n o r c i m m e a r u s s e p s 2
'traso em nanometros
&scala cromática- Mic3el-Lev9 • Mostra a relação entre o atraso" a es%ess(ra do cristal" e a cor de interferHncia 1 9 m violeta sens$vel 1 S99 m amarelo #ril+ante 1 99 m violeta sens$vel ; < 1 969 m U ordemV 1 9699 m DU ordem 1 996?9 m >U ordem777 1 As cores de ordem s(%erior são mais es#atidas
Pro%riedades dos minerais .i(ras de InterferHncia Como se o#t4m (ma I •O#servação em CONÓ0COPIA ;l() converente< •A l-mina delada deve estar correctamente colocada na %latina •A o#5ectiva de maior am%liação deve estar devidamente centrada
P#"&2WB)27T" J* A* * <* Q*
Procurar um gr%o sempre escuro quando se roda a platina .pequena amplia$%o5 Passar para obHecti+a de maior amplia$%o .focar5 Bnserir 0ente de Certrand Bnserir o &ondensador "lhar para o microscópio e rodar a platina .de+erá aparecer a !B5
7%o 'parece??? J* 9erificar se o microscópio está na configura$%o correcta A* 9erificar se n%o estamos a focar uma impureza ou fractura do mineral * 9erificar 3 se a obHecti+a de maior amplia$%o está de+idamente centrada
&so das fi(ras de interferHncia "bser+amos um pequeno campo circular com uma ou mais linhas negras as isógiras 4 rodar a platina e obser+ar as isógiras Bsocromáticas linhas coloridas .minerias muito birrefringentes5
ou
unia;ial Xe unia;ial, isógiras definem uma cruz os bra$os s%o rectos e posicionam(se na direcc$%o 7( X-2(3 , / medida que se roda a platina
bia;ial Xe bia;ial, isógiras definem uma cur+a que roda com a platina, ou uma cruz que se separa / medida que se roda a platina
&so das fi(ras de interferHncia Weterminar sinal óptico do mineral: J* #odar a platina até a isógira ficar concL+a 72 .se bia;ial5 A* Bnserir compensador * "bser+ar a cor no sector 72, imediatamente adHacente / isógira (( 'zul 1 .5 'marelo 1 .(5 unia;ial
bia;ial
.5
.5
Wetermina$%odo sinal óptico com compensador de gesso 4 o que acontece?
azul 72 1 .5
&ompensador de gesso tem um constant de QZ nm 1 rosa de J[ordem Y l o s
Bsógiras 1 negro: !undo 1 cinzento:
1Z 1JQZ
'dicionar - subtrair QZ nm: QZJQZ1SOZ nm 1 azul 1 .5 QZ(JQZ1OZ nm 1 amarelado 1 .(5 'ddition 1 sloY sloY Xubtraction 1 sloY fast
