Locos por la Geología

Hace un par de posts atrás, les prometí explayarme sobre las figuras lumínicas que son especialmente importantes entre las gemas. Pues bien, ha llegado el momento de hacerlo.

¿Qué son las figuras lumínicas?

Son efectos ópticos propios de algunos minerales, mayormente gemas, que ocurren por reflexiones  y /o refracciones internas, interferencias o difracciones.

Estos fenómenos, no se ocasionan en la superficie, porque se deben a inclusiones presentes en la gema, en forma de fibras, láminas o estrías, o a accidentes morfoestructurales. En cada caso dan lugar a figuras lumínicas muy características que muchas veces definen a la gema misma.

¿Cómo se las observa?

Estas figuras se visualizan casi siempre con el ejemplar en mano, sin ayuda de instrumental óptico, sobre todo cuando de gemas se trata, porque son el elemento que les dan nombre en muchos casos. No obstante, hay algunas que se observan con lupa o microscopio, y aquí sólo las mencionaré de pasadita, porque el objetivo de este post está orientado al reconocimiento macroscópico.

Para ver algunos de los efectos ópticos, hay que mover el ejemplar de un lado a otro, para ver cambios en el color, o determinados brillos.

¿Qué tipos de figuras lumínicas hay?

Las principales son:

• Asterismo.
• Diasterismo.
• Ojo de gato.
• Aventurinado.
• Opalescencia.
• Labradorescencia.
• Seda.
• Oriente.
• Irisación.
• Adularescencia.

¿Qué es el Asterismo?

El asterismo, también conocido como «efecto de estrella», se debe a la presencia de inclusiones en la red cristalina del mineral. Es típico de los minerales de los sistemas hexagonal y trigonal.

Los materiales incluidos tienen forma de fibras o agujas, y se posicionan paralelamente ordenados, siguiendo siempre las direcciones de los tres ejes cristalinos horizontales.

Se observa como un conjunto de líneas luminosas en forma de estrella, y es muy común en gemas como el rubí o el zafiro, que presentan estrellas de seis puntas.

Para realzar el efecto, el tallado siempre se realiza perpendicular al eje vertical C, y se prefiere el tallado en cabujón.

¿Qué es el Diasterismo?

El diasterismo es en realidad un efecto de realce del asterismo que se usa en joyería, ya que no es natural, sino la duplicación del asterismo, por el simple expediente de pegar en el fondo del cabujón un espejo. Esta manipulación es muy común en el cuarzo rosado.

Es práctica normal y no se considera fraudulenta, ya que se sabe que el asterismo natural siempre responde a los ejes cristalinos horizontales, que nunca son más de tres.

Nadie con un mínimo de conocimiento, ignora este principio básico, de modo que no puede considerarse engañado, como no podría considerarse engañado alguien a quien se le vendiera una naranja Fanta, que mal podría sorprenderse después al darse cuenta de que no es naranja exprimida.

¿Qué es el Ojo de gato?

Ojo de gato, o «chatoyanci», es el nombre que se le da a una figura que recuerda a la pupila felina, de la cual toma su nombre. Se debe a la presencia de inclusiones de agujas o fibras alargadas y orientadas unidireccionalmente.

También ocurre cuando el propio mineral tenía hábito fibroso y sufre metamorfismo.

El mejor efecto se obtiene con la talla en cabujón, pero según un corte perpendicular a las fibras, ya que de esa manera la combinación de la reflexión y refracción de la luz en cada fibra, genera en la parte superior del cabujón, una línea de luz que se va desplazando por la superficie según se mueve la piedra o el rayo inicdente.

Este efecto es posible en numerosos minerales, pero es tan característico de una de las variedades del crisoberilo, que en joyería se conoce a dicha gema como «ojo de gato».

No debe confundirse el «ojo de gato» con otras gemas como el «ojo de tigre» que es un pseudomorfismo de la crocidolita, un asbesto originalmente verde o verde azulado, que en el proceso metamórfico pasa a color amarillo dorado.

Si el color original de la crocidolita se conserva, pero aparece la figura lumí­nica de ojo de gato, la gema se denomina «ojo de halcón».

En cada caso, recordar que la expresión «ojo de gato» se refiere a veces a la figura lumínica, y en otros casos a la gema misma.

Así es que pude decirse que el «ojo de tigre» (la gema) tiene «ojo de gato» (la figura lumínica).

¿Qué es el Aventurinado?

Es un tornasolado que resulta de puntitos de luz en la bóveda de la gema, resultantes a su vez, de la refracción interna en inclusiones en forma de escamas o partículas dispersas en el mineral.

La primera observación del fenómeno ocurrió por accidente en Murano, isla veneciana donde se encuentra la fábrica de cristales más importante del mundo. Debido a que el hallazgo fue tan casual, se dio al efecto logrado, el nombre de aventurina o venturina, como derivación del término «ventura».

En esa ocasión, cayeron en la mezcla fundida, algunas laminillas de cobre, que generaron la figura lumínica que luego se replicó intencionalmente para añadir belleza a los materiales fabricados, los que una vez realzados así, se conocen como goldstone, o «piedra de oro».

En la naturaleza, se reconoció la misma figura lumínica en dos variedades del cuarzo, que por eso mismo se conocen como cuarzo aventurina, o aventurina a secas.

En joyería se conoce como «piedra de sol» al cuarzo aventurina que tiene inclusiones de hematitas o goethitas que le dan un tornasolado amarillo-anaranjado.

Las inclusiones de fuchsita (mica verde) le dan un aventurinado en las gamas verdes y azuladas.

Como este post ya está muy largo, la semana próxima completaré el tema con las siguientes preguntas:

¿Qué es la Opalescencia?

¿Qué es la Labradorescencia?

¿Qué es la Seda?

¿Qué es el Oriente?

¿Qué es la Irisación?

¿Qué es la Adularescencia?

¿A qué se debe que las figuras lumínicas puedan llegar a convertir una variedad mineral en gema?

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.
P.S.: La foto que ilustra el post es de una visita de Guille al Museo de Ciencias Naturales de Los Ángeles.

¿Dónde queda el Museo Alfredo Stelzner?

Pertenece, como indica el título del post, a la Universidad Nacional de Córdoba y se encuentra en el edificio que la Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales comparte con la Academia Nacional de Ciencias, en Vélez Sarsfield 299.

¿A qué debe su nombre?

Se trata de un homenaje que, muchos años después de su inauguración se le realizó a su fundador, uno de los científicos que llegaron al país en el S XIX, de la mano de Domingo Faustino Sarmiento.

¿Cuándo fue fundado?

El Museo data de 1871, y se inauguró sobre la base de las colecciones de minerales europeos que donó su primer director, el ya mencionado Stelzner.

¿Qué puede verse en él?

Si bien la colección del Museo comprende más de 4.000 ejemplares, que representan hasta 700 especies, solamente están en exhibición 2.600 muestras, que es cuanto permite el espacio disponible.

Además de los minerales hay representantes de variedades de rocas que ocupan las partes inferiores de las vitrinas.

Toda la colección está organizada según la composición química y estructura.

Hay también estalactitas y estalagmitas, meteoritos y ejemplares de material radiactivo, además de algunos ejemplos de gemas talladas.

¿Hay muestras de particular interés?

Sí, por cierto. Un ejemplo es la proustita (sulfocianuro de plata) recogida personalmente en Chañarcillo, Chile, por Sarmiento, y por él donada al museo.

Están también allí los primeros ejemplares-considerados como el patrón que los define- de minerales descubiertos en Argentina como por ejemplo precisamente la alfredstelznerita, así llamada en homenaje al fundador del museo; y la gayita que recibió su nombre como homenaje a la Dra Hebe Dina Gay que fue directora entre los años 1971 y 2010.

¿Qué otras funciones cumple?

Tiene una importante biblioteca que puede consultarse allí mismo, en ocasiones ofrece visitas guiadas que deben pactarse con anterioridad, y en general da asesoramiento para reconocer minerales.

Tiene también en exhibición paneles explicativos para el público general, y es repositorio de las muestras de los proyectos de investigación en curso.

Su actual director es el Dr. Raúl Lira.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.
P.S.: La foto que ilustra el post corresponde a una muestra de dioptasa perteneciente a las colecciones del museo.

Una linda canción para el fin de semana:

En este post voy a referirme especialmente a dos formas de la luminiscencia que son de valor diagnóstico en los minerales, pero quiero aclarar que esta propiedad no debe confundirse con lo que se conoce como «figuras lumínicas» que es un típico muy importante sobre todo en Gemología, y que trataré en un post dentro de esa categoría.

¿Qué se entiende por luminiscencia?

El término luminiscencia procede del latín, idioma en el que lumen significa luz, y fue utilizado por primera vez en 1888, cuando el físico alemán Eilhardt Wiedemann lo convirtió en «Luminescen», como se lo usa todavía en esa lengua.

Utilizó esa palabra para describir los fenómenos de emisión de luz que no se relacionan con un aumento de temperatura, distinguiéndolos así de los fenómenos incandescentes.

Es por eso mismo que a veces se define a la luminiscencia como luz fría, mientras que a la incandescencia se la conoce como luz caliente

Físicamente, la luminiscencia se debe a la emisión de fotones de energía en el rango de la luz ultravioleta, visible o infrarrojo por parte de especies electrónicamente excitadas.

Más precisamente ocurre cuando un electrón se mueve de una órbita a otra, de resultas de la pérdida de energía previamente absorbida. Ese salto se produce de manera casi instantánea, observándose a lo sumo el fenómeno por uno o dos segundos.

Ya veremos que en los casos en que la «caída» tiene lugar desde niveles de energía más altos, la duración del fenómeno puede implicar una emisión de luz de hasta 10 minutos después de haber cesado la excitación.

¿Por qué se usa para el reconocimiento macroscópico de los minerales?

Porque solamente algunos minerales ostentan esta propiedad y cuando la tienen es muy característica. Por lo general solamente se aplican dos formas de luminiscencia – fluorescencia y fosforescencia- para ese reconocimiento, porque no requieren más maniobra que la iluminación con luz ultravioleta. No obstante, en el laboratorio se aplican también las otras formas para reconocer minerales .

¿Qué tipos de luminiscencia hay?

Existen numerosas formas de luminiscencia, y su denominación depende de la naturaleza de la energía que conduce a la movilización de electrones, lo que a su vez causa la emisión de luz.

Los diferentes tipos de luminiscencia son:

• Fotoluminiscencia. Responde a la absorción de fotones que pueden ser de diferente energía, pero normalmente proceden de la radiación electromagnética del rango del ultravioleta-visible. La fotoluminiscencia, a su vez puede ser de una de dos clases: fluorescencia y fosforescencia. La diferencia se reconoce en la práctica por el tiempo de emisión de luz luego de la absorción de energía, tal como mencioné más arriba. En la fluorescencia la emisión de luz cesa casi simultáneamente con la desaparición del estímulo, mientras que en la fosforescencia se prolonga por un tiempo discreto. Estas formas de luminiscencia son las que se usan en reconocimiento mineral. Ejemplos de fluorescencia son la fluorita y algunos minerales de uranio; y de fosforescencia, en cambio, la calcita. Debe aclararse que no todos los ejemplares de cada una de esas especies ostentan luminiscencia, pero cuando lo hacen, ese hecho sirve para el reconocimiento. Además en los minerales fotoluminiscentes, la luz absorbida es luego emitida con una longitud de onda menor que la incidente, lo que permite distinguir este fenómeno de una simple difracción o reflexión.
• Termoluminiscencia. Se produce por el calentamiento de una sustancia a temperaturas menores que las de incandescencia. En muchos casos esta energía proviene de la simple exposición a la luz solar, (de allí que se la use en dataciones, como explicaré en otro post) o a rayos catódicos, en cuyo caso se trata de un caso particular de termoluminiscencia, denominada cátodoluminiscencia. La calcita, apatita, escapolita, lepidolita, ciertos feldespatos y algunas variedades de la fluorita-como la clorofana- son minerales termoluminiscentes.
• Quimioluminiscencia. Es una emisión de luz que acompaña a una reacción química, como es en el caso más conocido del elemento fósforo. El empleo más común es a través del Luminol en medicina forense. Una forma especial de quimioluminiscencia es producida por los seres vivos, razón por la cual se la conoce como bioluminiscencia, ejemplo de la cual son las luciérnagas.
• Triboluminiscencia. Se trata de una palabra que proviene del griego τριβειν = frotar, pero se aplica a la luz emitida por fractura del material. Ya hace más de 400 años, este fenómeno fue observado por Francis Bacon al triturar terrones de azúcar. Ejemplos de minerales con triboluminiscencia son: fluorita, esfalerita, lepidolita, pectolita, ambligonita, algunos feldespatos y la calcita.
• Electroluminiscencia. es una emisión de luz acompañada de una descarga eléctrica, como cuando se frota la seda, o como lo que se observa al quitarse ropa de nylon en la oscuridad.
• Radioluminiscencia. Fue observada por vez primera vez por Marie y Pierre Curie, precisamente estudiando el Radio, elemento al que debe su nombre. En este caso la emisión de luz es causada por radiación ionizante por rayos X y gamma, y es propia de elementos radiactivos.
• Sonoluminiscencia. Es la emisión de explosiones cortas de luz que acompaña el paso de las ondas sonoras intensas a través de un líquido al generarse en él burbujas que colapsan rápidamente. Durante ese colapso, se generan altas presiones y temperaturas que ionizan el gas dentro de la burbuja lo que provoca la emisión de luz

¿Qué otras aplicaciones tiene la luminiscencia?

La radioluminiscencia permite, diferenciar las perlas cultivadas de las naturales, ya que las primeras son radioluminiscentes y las otras no. Algo semejante sucede con otras numerosas piedras preciosas.

También se aplica en ciertos análisis de toxicidad en los efluentes industriales para lo cual se emplean métodos biológicos, mediante la acción de bacterias luminiscentes, puesto que cuando los niveles de sustancias tóxicas superan determinados valores, la luminiscencia natural desaparece en forma directamente proporcional a la presencia de contaminantes tóxicos que actúan modificando las funciones biológicas de las mencionadas bacterias.

La radioluminiscencia se utiliza como emisor de luz para instrumentos, señalizaciones, etc., sin fuentes de energía externas, y la pintura radioluminiscente se utilizaba en las manecillas de reloj no digitales.

La quimioluminiscencia, como ya dije más arriba sirve para detectar manchas de algunos fluidos orgánicos como la sangre, aun después de haber lavado la mancha misma, por lo que se la usa en investigaciones de crímenes, como seguramente han visto en la tele y el cine.

Por otra parte, como ya dije más arriba, la luminiscencia es una herramienta para la datación, pero de eso hablaremos en otros posts.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.
P.S.: Las fotos que ilustran el post fueron tomadas por el Pulpo en el Museo de Historia Natural de Los Ángeles, y muestran los mismos minerales, iluminados con luz blanca en un caso y con ultravioleta de onda larga en el otro.