Locos por la Geología

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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.

En nuestro lento recorrido hacia una cierta pericia a la hora de reconocer minerales sin llevarlos al laboratorio ni ponerlos en el microscopio, le toca ahora el turno a una propiedad que es también muy valorada en la Gemología: la diafanidad.

Tal como el color, raya y brillo, que ya hemos analizado, la diafanidad depende también de la luz incidente para su establecimiento. Sin ella, la propiedad no es reconocible.

¿Qué es la diafanidad?

Es una propiedad que se refiere a la manera en que la luz interacciona con un objeto, es decir si éste puede o no ser atravesado por ella, y de serlo, en qué proporción, respecto a la luz total que incide.

En otras palabras: ¿pasa o no la luz a través de un mineral? ¿Cuánto de la luz disponible pasa?

La diafanidad no es una propiedad diagnóstica en los minerales pero ayuda en el reconocimiento.

¿Cómo se establece la diafanidad?

Siempre debe explorarse en láminas delgadas, ya que en cuerpos muy masivos resulta difícil de definir.

De todas maneras, es importante aclarar que esas láminas delgadas deben ser del orden de los milímetros, ya que cuando se trata del orden de los micrones, sólo un grupo muy reducido de minerales sigue impidiendo el paso de la luz, y los límites entre los otros tipos de diafanidad desaparecen.

En resumen: cuando se trabaja con cortes delgados, como los preparados para la observación con microscopio, solamente quedan dos posiblidades: la luz pasa o se refleja, y cuando pasa, ya no es importante la cantidad.

También debe destacarse que si en lugar de cristales individuales hay agregados de pequeños cristales, el comportamiento puede ser distinto. porque la luz se difracta y refleja numerosas veces entre los cristales, con lo cual siempre hay alguna pérdida de la energía en tránsito, y minerales que son transparentes pueden verse en el conjunto como opacos.

¿Qué tipos de diafanidad existen?

El acuerdo generalizado es dividir la diafanidad en tres calidades, a saber: Transparencia, Transluscencia y Opacidad.

Estos términos, cuando se aplican como calificativos a los minerales, permiten distinguirlos en: transparentes, translúcidos y opacos.

¿Cuándo un mineral es transparente?

Cuando la luz atraviesa totalmente el cristal sin sufrir casi ninguna alteración, el mineral es transparente. En la práctica, se la reconoce porque a través del espécimen, se observan contornos y detalles de los cuerpos que están detrás de él. Son ejemplos el cuarzo cristalino, el yeso, etc.

¿Cuándo un mineral es translúcido?

Cuando la luz, al atravesar el cristal, sufre modificaciones en su intensidad, el mineral en cuestión es translúcido, y esto se reconoce porque a su través se observan los contornos pero no los detalles de los objetos tras el cuerpo. Ejemplos son el cuarzo lechoso, y casi todos los minerales fuertemente coloreados pero no metálicos.

¿Cuándo un mineral es opaco?

Un mineral es opaco cuando la luz no puede entrar en la estructura del mineral, y obviamente no se ve a través de él. Pertenecen a este grupo los metales.

¿Qué más puede agregarse?

Dije más arriba que el consenso general implica esos tres grupos de minerales que acabo de explicar, pero nobleza obliga, hay autores que agregan dos grupos intermedios: los Semitransparentes que dejan pasar más luz que los translúcidos y menos que los transparentes; y los No transparentes, que van pasando a la calidad de translúcidos o incluso transparentes, solamente en espesores cada vez más pequeños.

Les incluyo una figura aclaratoria, tomada de este sitio.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.
P.S.: La foto que ilustra el post la tomó Guille, el Pulpo, en el Museo de Historia Natural de Los Ángeles en Estados Unidos de Norteamérica.

Como vengo haciéndolo desde hace algún tiempo, hoy continuaré enseñándoles a reconocer las propiedades que permiten identificar minerales a simple vista, o con elementos muy sencillos, al alcance de cualquiera.

Hoy le toca el turno a otra propiedad que depende de la interacción mineral- luz incidente.

Esas propiedades lúmino-dependientes están reunidas en el cuadro de la figura 1, y les recuerdo que ya hemos visto el color y la raya, en anteriores posts.

Figura 1. Propiedades que dependen de la luz.

¿Qué es el brillo?

Esta propiedad se designa en alguna literatura también con el término lustre, y se refiere a la modalidad en que la luz que incide en las superficies del mineral es reflejada por éste, vale decir con cuánta intensidad y con qué características la devuelve al medio del cual procede.

¿De qué depende el brillo de un mineral?

De varios factores, entre ellos del índice de refracción del mineral, de sus características estructurales, de su composición y de la presencia o no de imperfecciones en la red cristalina.

¿Cómo se determina?

Se determina por simple observación ante la luz natural, o en su defecto luz blanca. Normalmente se lo mueve de un lado a otro para observar si hay reflexiones especiales.

¿Existen distintos tipos de brillos?

Sí, y por eso precisamente sirve como carácter determinativo, aunque casi nunca por sí mismo.

Cabe consignar que la primera gran clasificación es la única en la que hay coincidencia más o menos universal en la selección de los nombres de los diferentes brillos. Una vez que se da un segundo paso, para ver los brillos que caben dentro de las tres categorías mayores, se genera una cierta confusión, mayormente resultante de distintos criterios de traducción entre un idioma y otro.

Los tres grandes grupos de brillos que existen son:

• Metálico.
• Submetálico.
• No metálico.

¿Qué es el brillo metálico?

El brillo metálico, tal como su nombre lo indica es propio de los metales, que no permiten el ingreso de la luz hasta su interior, y por eso se conocen como sustancias opacas.

El término «opaco» en el hablar corriente suele usarse para indicar que algo carece de brillo, pero ése no es el caso en mineralogía, ya que lo que en realidad indica es que la luz, al no poder atravesar el cuerpo vuelve al medio del que proviene, y por eso mismo, al ser totalmente reflejada, genera el más intenso de los brillos, semejante al de las superficies especulares.

Los metales nobles, el oro, la pirita, la galena, son ejemplos de este tipo de brillo.

¿Qué es el brillo submetálico?

Es el que sigue en intensidad al metálico, y es propio de sustancias opacas en cuerpos masivos, pero que en láminas finas se vuelven transparentes.

Minerales como las micas son excelentes ejemplos de esta calidad de brillo.

¿Qué es el brillo no metálico?

Toda otra calidad de brillo, diferente de los descritos más arriba, se conoce como brillo no metálico, y puede fácilmente deducirse que corresponde a las sustancias transparentes.

Como éstas son tan abundantes, también hay gran variedad de tipos de lustre no metálicos.

¿Qué tipos de brillos no metálicos existen?

• Adamantino: es el más intenso entre los no metálicos, característico de muchas piedras preciosas, toma su nombre precisamente del diamante. Es su característica principal el hecho de generar destellos de luz concentrados en determinados puntos, que a veces se denominan estrellas.
• Resinoso: semejante al del azufre, o la resina comercial, es un brillo algo menos intenso y de color amarillento.
• Vítreo: toma su nombre del vidrio, y es el brillo más común en los minerales. Son ejemplos, el cuarzo y gran cantidad de silicatos.
• Graso: presenta un aspecto aceitoso, como si el mineral tuviera una película oleosa por encima. Suele corresponderse con el tacto untuoso, pero no es imprescindible. Un ejemplo es el talco.
• Nacarado: se asemeja al interior de las ostras, y se lo suele llamar por eso también perlado, lo ostentan algunos yesos y calcitas, entre otros minerales, y lo que es característico es su aspecto algo iridiscente. Normalmente ocurre en minerales que han incluido películas de aire durante su formación.
• Sedoso: toma su nombre de la seda y es típico de minerales de hábito fibroso, como algunos silicatos, la calcedonia.
• Mate o terroso: puede definirse casi como una ausencia de brillo, en el sentido que se le da a este término en el hablar corriente.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post fue tomada por el Pulpo en su visita al Museo de Ciencias Naturales de Los Ángeles, y es una buena muestra de brillo adamantino.

Después de haber recibido por mail cientos de fotos de minerales, rocas y fósiles, con el pedido de que haga una determinación a distancia, he llegado a la conclusión de que este post se impone.

Debo decirles, primero, que nada me gusta más que dar una mano cuando puedo hacerlo y dentro de márgenes razonables, pero hay pedidos que son poco racionales.

Usemos un ejemplo. ¿Mandarían ustedes un mail a un médico de cualquier lugar del mundo con una foto de su hijito señalándose algún lugar de la pancita, en el que escribieran lo siguiente?

«A mi nene le duele ahí donde se señala. ¿Qué enfermedad tiene?»

Muy probablemente no recibirían respuesta, pero de llegarles un mail, diría muy probablemente, «Tráigalo al consultorio» y punto.

Porque el médico no puede diagnosticar sin ver al paciente, o sin tener por lo menos una serie de datos precisos como edad, altura, peso, antecedentes familiares y personales, etc., etc.

Seguramente, además querría hacer algunas maniobras como palpación, auscultación, le tomaría la temperatura y la tensión arterial, entre otras cosas. ¿No les parece?

Entonces, ¿por qué suponen que un geólogo va a ver una foto, sin escala, a veces con muy mala definición, y/o llena de sombras y/o fuera de foco, y va a poder diagnosticar alegremente de qué material se trata?

Es muy arriesgado intentar diagnosticar por una foto, aunque a veces uno lo haga solamente por complacer a un lector que ni siquiera se ha tomado el trabajo de leer los posts en los que se vienen explicando tantas cosas acerca de la manera de determinar minerales macroscópicamente.

Porque si lo hubiera hecho, ya sabría qué son los caracteres organolépticos, y cómo se determinan, siempre con el ejemplar en la mano.

Hay toda una serie de posts en que explico cómo reconocerlos, incluyendo elementos como el tacto, y hasta el olor. Por eso, el contacto directo con el mineral es importante para definirlo.

En las fotos que me llegan, por lo general no hay referencia alguna de tamaño, ni puedo saber si el espécimen es de alta o baja densidad, no sé si suena de una u otra manera al golpearlo o si brilla de una u otra forma al moverlo; no puedo hacerle la raya o probarle la dureza, etc., etc.

Porque sepan ustedes que existen miles de especies minerales, y muchas de ellas sólo se distinguen entre sí por un mínimo detalle, que puede ser uno de los que mencioné más arriba y cuyo reconocimiento requiere un contacto directo con el ejemplar.

Además, por lo general ni siquiera sé de dónde procede, y cuál era su modo de yacencia, cosa que me permitiría relacionarlo con un grupo específico de minerales.

Por todo lo dicho, lo mejor que puedo hacer cuando me llegan esos requerimientos por mail es contestar:

«Traemelo, o llevalo a algún geólogo que te quede más cerca, para que lo diagnostique con el ejemplar en la mano», porque sin tener la muestra cualquier cosa que se diga es una apuesta muy alocada.

Otra opción es que lean todos los posts con el tag «minerales», y hagan ustedes mismos las maniobras que allí se indican, y hagan una ficha con los códigos que en esos posts les expliqué; luego, con esa ficha pueden consultar un manual o escribirme para que en función de esas propiedades yo misma les dé una respuesta.

Pero, ojo, que esa respuesta será tan válida como sean de correctas sus determinaciones. Si hicieron algo mal, es responsabilidad de ustedes mismos.

Y finalmente, quedan advertidos de que de ahora en adelante, cuando me lleguen esas consultas, les mandaré como respuesta un link a este post, y no lo tomen a mal, es que sencillamente diagnosticar una muestra de mineral, roca o fósil tiene un protocolo, muy diferente a mirar una foto que llega por mail.

Un abrazo y nos vemos el próximo miércoles. Graciela.

La foto fue tomada por el Pulpo en uno de los museos de USA.

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Hoy quiero contarles que ese modesto cuarzo, que tantas veces se desprecia por ser el más abundante de los minerales, es sin embargo, en muchas ocasiones una piedra preciosa.

Y no sólo él, sino toda su parentela, es decir otras formas en que se presenta la sílice, que constituye en esos casos minerales diferentes, aunque compartan todos la misma fórmula química.

¿Qué es la sílice y por qué es tan abundante?

La sílice o dióxido de silicio (SiO₂ ) es la combinación de los dos elementos químicos más abundantes en la corteza terrestre, y de allí que sea tan común, ya sea como tal, o combinándose con otros elementos para conformar los silicatos, un muy extenso grupo de minerales.

Estructuralmente forma un tetraedro con el silicio en el centro y los átomos de oxígeno a su alrededor ocupando los vértices del cristal (figura 1). Esta característica le permite incorporar muchos otros elementos que al ser «capturados» por la red explican mucho de lo que veremos a continuación.

Figura 1. Tetraedro de sílice Tal como les expliqué en otro post, esa forma cristalina estará siempre presente en los minerales de sílice, ya resulte visible o no, según el tamaño que haya alcanzado cada ejemplar en su desarrollo.

¿Qué es el cuarzo y por qué tiene tantas variedades?

El cuarzo es, entre las sílices naturales, el mineral más común, tiene dureza 7, es muy resistente a la meteorización química y puede encontrarse en cristales del sistema trigonal bien desarrollados, de allí que son muchas sus posibilidades de constituirse en piedra preciosa.

Por supuesto esto implica también que no todos los cuarzos son gemas, ya que pueden aparecer también en aspectos masivos y poco transparentes que no cumplen los requisitos exigidos para considerarse piedras preciosas.

¿Qué otros minerales están constituidos por sílice?

Hay situaciones en que la falta de la cristalización trigonal, que define al cuarzo, hace que compuestos químicamente iguales a él se consideren minerales diferentes, como es el caso del ópalo, del ágata o el jaspe, por citar algunos.

También ocurre que al incorporar elementos químicos cromóforos (es decir que les confieren colores definidos) en su red, algunas sílices se transforman en minerales con nombre propio, como la amatista o el citrino.

¿Qué variedades de sílice son preciosas?

Básicamente se agrupan en tres clases, según su estado cristalino:

• Macrocristalinas: de cristales lo suficientemente bien desarrollados como para que se los reconozca a simple vista o con la ayuda de una lupa de mano.
• Microcristalinas o criptocristalinas: requieren instrumentos ópticos como microscopios, o hasta métodos de rayos X para visualizar sus cristales.
• Amorfas o vítreas, carecen de red atómica ordenada, vale decir que en ellas no se forma el tetraedro del que hablamos antes.

¿Cuáles son las sílices macrocristalinas preciosas?

Las más conocidas son:

• Cristal de roca, es un cuarzo común que ha logrado buen tamaño y forma, además de transparencia.
• Amatista, que ha incorporado Fe (hierro) como elemento colorante.
• Venturina, ésta y muchas otras variedades son preciosas porque generan lo que se llaman figuras lumínicas, que les explicaré en otro post, o bien porque tienen inclusiones que no las desmerecen sino que les confieren un valor agregado.
• Ojo de gato,
• Citrino, variedad amarillenta.
• Cuarzo rosado, que tiene Ti.
• Cuarzo rutilado, éste es un ejemplo de los que tiene inclusiones, en este caso de otro mineral, el rutilo.
• Cuarzo ahumado, que en su yacimiento se ha visto afectado por radioactividad.
• Cuarzo azul o cuarzo zafiro, con inclusiones que lo colorean.
• Ojo de tigre.
• Ojo de halcón.

¿Cuáles son las sílices micro o criptocristalinas preciosas?

Las variedades que constityen gemas son:

• Ágata, típicamente bandeada.
• Madera agatizada.
• Piedra de sangre o heliotropo.
• Cornalina.
• Calcedonia.
• Crisoprasa, una variedad de calcedonia.
• Jaspe, en todas sus muchas variedades, entre las que se destaca el jaspe egipcio por su belleza.
• Ágata de ojo.
• Ágata de musgo, con bandeados que semejan musgo.
• Sardónice.
• Ónice. (que no debe confundirse con el ónix o mármol ónix, que es un carbonato)
• Prasio.
• Plasma.

Y no he agotado todas las posibilidades, fundamentalmente porque la demanda de la joyería hace que ligeras variaciones de los ya mencionados entren al mercado con nombre propio, cuando pasan el examen de belleza y rareza exigible.

¿Hay alguna sílice amorfa y preciosa?

Sí, el ópalo, en todos sus colores y variedades.

Hasta aquí llegamos por hoy, pero les advierto que mientras iba escribiendo este post, se me ocurrían muchas cosas que puedo explicar más extensamente, porque son apasionantes de verdad. Ya las iré subiendo al blog.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La foto que ilustra el post es de amatistas en geoda, una amatista individual y un ágata, y fue tomada por el Pulpo en el Museo de Ciencias Naturales de Los Ángeles, USA.

La figura 1 es tomada de este sitio.