MICROSCOPÍA OPTICA DE MINERALES
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A la memoria del Profesor Paul Ramdhor
Contenido<br />
RESUMEN ................................................................................................................................................................................ 1<br />
CAPÍTULO I<br />
NATURALEZA <strong>DE</strong> LA LUZ ........................................................................................................................................................ 3<br />
CAPÍTULO II<br />
CRISTALOGRAFÍA Y CARACTERÍSTICAS ÓPTICAS <strong>DE</strong> LOS <strong>MINERALES</strong> ........................................................................ 21<br />
CAPÍTULO III<br />
ESTUDIO CON ILUMINACIÓN ORTOSCÓPICA TRANSMITIDA ........................................................................................... 31<br />
CAPÍTULO IV<br />
ESTUDIO CON ILUMINACIÓN CONOSCÓPICA ................................................................................................................... 49<br />
CAPÍTULO V<br />
PROPUESTAS <strong>DE</strong> INTERVENCIÓN ...................................................................................................................................... 59<br />
CAPÍTULO VI<br />
SISTEMÁTICA PARA LA <strong>DE</strong>TERMINACIÓN <strong>DE</strong> <strong>MINERALES</strong> ............................................................................................... 73<br />
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................................................................ 85<br />
ANEXO 1: PROPIEDA<strong>DE</strong>S <strong>DE</strong> LOS <strong>MINERALES</strong> TRANSPARENTES .................................................................................. 87<br />
ANEXO 2: PROPIEDA<strong>DE</strong>S <strong>DE</strong> LOS <strong>MINERALES</strong> OPACOS ................................................................................................ 103<br />
ANEXO 3: EL MICROSCOPIO <strong>DE</strong> POLARIZACIÓN Y SUS PARTES ................................................................................... 115
LISTA <strong>DE</strong> TABLAS E ILUSTRACIONES<br />
Figuras<br />
Figura 1.1.<br />
Figura 1.2.<br />
Figura 1.3.<br />
Figura 1.4.<br />
Figura 1.5.<br />
Figura 1.6.<br />
Figura 1.7.<br />
Figura 1.8.<br />
Figura 1.9.<br />
Figura 1.10.<br />
Figura 1.11.<br />
Figura 1.12.<br />
Figura 1.13.<br />
Figura 1.14.<br />
Figura 1.15.<br />
Figura 1.16.<br />
Figura 1.17.<br />
Figura 1.18.<br />
Figura 1.19.<br />
Figura 1.20.<br />
Figura 2.1.<br />
Figura 2.2.<br />
Figura 2.3.<br />
Figura 2.4.<br />
Figura 2.5.<br />
Figura 2.6.<br />
Componentes de la radiación electromagnética<br />
Espectro de longitudes de onda de la radiación electromagnética<br />
Elementos de la onda luminosa<br />
Representación de luz linealmente polarizada, monocromática y blanca<br />
Frente de onda y normal al frente de onda<br />
Representación de luz linealmente polarizada y elípticamente polarizada<br />
Métodos para obtener luz linealmente polarizada<br />
Interferencia de ondas<br />
Refracción y reflexión<br />
Dispersión de la luz<br />
Ley de Snell<br />
Ángulo crítico<br />
El microscopio compuesto<br />
El microscopio de polarización<br />
Microscopio de polarización de luz transmitida<br />
Microscopio de polarización de luz reflejada<br />
Diferencias entre luz ortoscópica e iluminación conoscópica<br />
Características de los oculares y objetivos<br />
Corrección de objetivos y fuente luminosa<br />
Preparación de secciones delgadas y pulidas<br />
Desarrollo tridimensional de los minerales<br />
Características de los sistemas cristalinos<br />
Comparación entre características cristalográficas y ópticas de los minerales<br />
Tipos de indicatrices y sus elementos<br />
Orientación del corte, forma de los cristales y valores de índices en la sección<br />
Orientación del corte y posición sobre la platina
IV<br />
Figura 2.7.<br />
Figura 2.8.<br />
Figura 2.9.<br />
Figura 2.10.<br />
Figura 3.1.<br />
Figura 3.2.<br />
Figura 3.3.<br />
Figura 3.4.<br />
Figura 3.5.<br />
Figura 3.6.<br />
Figura 3.7.<br />
Figura 3.8.<br />
Figura 3.9.<br />
Figura 3.10.<br />
Figura 3.11.<br />
Figura 3.12.<br />
Figura 3.13.<br />
Figura 3.14.<br />
Figura 3.15.<br />
Comportamiento de un mineral isótropo en luz transmitida y nícoles cruzados<br />
Comportamiento de un mineral anisótropo en luz transmitida y nícoles cruzados<br />
Sección delgada de una roca mostrando granos con diferentes cortes<br />
Luz linealmente polarizada reflejada sobre una sección de un mineral opaco<br />
Métodos para la estimación del índice de refracción<br />
Formación de la línea de Becke<br />
Determinación del índice de refracción por comparación con aceites de inmersión<br />
Refractómetro de Pulfrich<br />
Medición del tamaño de grano<br />
Formas de los cristales<br />
Formas bidimensionales propias de los diferentes sistemas cristalinos<br />
Nitidez de las trazas de clivaje y tipos de clivaje<br />
Tipos de extinción<br />
Tipo de extinción según sistema cristalográfico y orientación del corte<br />
Relación entre el color de interferencia y orientación del corte del mineral<br />
Relación entre el color de interferencia y el espesor de la sección<br />
Relación entre color de interferencia y posición de la muestra sobre la platina<br />
Carta de colores de interferencia de Michel-Lévy<br />
Compensadores<br />
Figura 3.16. Alternancia de las posiciones de adición y sustracción cada 90º<br />
Figura 3.17.<br />
Figura 3.18.<br />
Figura 3.19.<br />
Figura 3.20.<br />
Figura 3.21.<br />
Figura 4.1.<br />
Figura 4.2.<br />
Figura 4.3.<br />
Figura 4.4.<br />
Figura 4.5.<br />
Figura 4.6.<br />
Tipos de elongación<br />
Construcción de un esquema de orientación<br />
Maclas frecuentes en minerales formadores de rocas<br />
Zonamiento de plagioclasas<br />
Diferentes grados de alteración en una roca granítica<br />
Secuencia de las partes del microscopio de polarización para la observación con luz transmitida con iluminación<br />
conoscópica<br />
Iluminación conoscópica incidiendo en mineral anisótropo<br />
Figuras de interferencia uniáxica y biáxica<br />
Signo óptico de minerales uniáxicos<br />
Determinación del signo óptico de minerales uniáxicos<br />
Formación de figuras de interferencia uniáxica (centrada, descentrada y flash)
V<br />
Figura 4.7.<br />
Figura 4.8.<br />
Figura 4.9.<br />
Figura 4.10.<br />
Figura 4.11.<br />
Figura 5.1.<br />
Figura 5.2.<br />
Figura 5.3.<br />
Figura 5.4.<br />
Figura 5.5.<br />
Figura 5.6.<br />
Figura 5.7.<br />
Figura 6.1.<br />
Figura 6.2.<br />
Figura de interferencia biáxica<br />
Determinación del signo óptico de minerales biáxicos<br />
Determinación del ángulo 2V<br />
Diagramas de orientación del aragonito, omfacita y adularia<br />
Platina Universal<br />
Sistemas de iluminación vertical en el microscopio de luz reflejada<br />
Curvas de dispersión de longitud de onda del rayo incidente vs. reflectancia de diversos minerales<br />
Reflectancia en aire de los principales minerales de mena<br />
Dureza relativa<br />
Microdureza Vickers<br />
Tipos geométricos de intercrecimientos de minerales<br />
Registro de intercrecimientos<br />
Secuencia de pasos para la determinación de especies minerales<br />
Esquema de uso de tablas determinativas de Schneiderhöhn y Schouten<br />
Tablas<br />
Tabla 1.1.<br />
Tabla 2.1.<br />
Tabla 2.2.<br />
Tabla 2.3.<br />
Tabla 5.1.<br />
Tabla 5.2.<br />
Tabla 5.3.<br />
Tabla 5.4.<br />
Tabla 5.5.<br />
Tabla 6.1.<br />
Tabla 6.2.<br />
Tabla 6.3.<br />
Tabla 6.4.<br />
Tabla 6.5.<br />
Características de los objetivos<br />
Propiedades mineralógicas que se estudian con el microscopio de polarización<br />
Principales minerales transparentes<br />
Principales minerales opacos<br />
Algunos minerales distinguibles por su color en luz reflejada<br />
Birreflectancia y pleocroismo de algunos minerales observados en aire y con aceite de inmersión<br />
Algunos ejemplos de minerales anisótropos<br />
Algunos ejemplos de minerales con reflexiones internas<br />
Minerales de mena más importantes ordenados según su dureza relativa al pulido<br />
Tabla de Michel-Lévy y rangos de birrefrigencia de los principales minerales<br />
Tabla de carácter y signo óptico vs. color<br />
Tabla de signo óptico-relieve-birrefringencia para minerales anisótropos positivos<br />
Tabla de signo óptico-relieve-birrefringencia para minerales anisótropos negativos<br />
Comparación de propiedades de glaucofana, actinolita y tremolita
Boletín N° 1, Serie J - INGEMMET<br />
Dirección de Recursos Minerales y Energéticos<br />
RESUMEN<br />
La microscopía óptica de minerales es una importante herramienta<br />
para investigaciones geológicas de diversa índole. Con su ayuda<br />
se pueden determinar minerales, describir texturas, identificar tipos<br />
de rocas, alteraciones y asociaciones de minerales de mena, entre<br />
otras aplicaciones. En el presente trabajo se explican los<br />
fundamentos de la óptica necesarios para comprender el<br />
funcionamiento del microscopio de polarización y se explican las<br />
características cristalográficas y ópticas de los minerales, tanto<br />
transparentes como opacos, que pueden ser estudiadas bajo el<br />
microscopio.<br />
El presente trabajo está dividido en seis capítulos en los se explica<br />
de manera sistemática las características de la luz y las propiedades<br />
de los minerales determinantes para su identificación. En ellos, las<br />
explicaciones en texto están profusamente complementadas con<br />
ilustraciones, las cuales permiten un acceso simplificado al<br />
normalmente difícil terreno de la óptica de polarización y su<br />
interacción con la materia cristalina; adicionalmente hay tres anexos<br />
con abundante material fotográfico.<br />
El capítulo 1 está enfocado principalmente a explicar la naturaleza<br />
de la luz, para ello se empieza con una breve reseña de la evolución<br />
de las teorías sobre ésta. El capítulo 2 trata de la naturaleza cristalina<br />
de los minerales y de sus características ópticas; se definen a los<br />
minerales óptimamente isótropos y anisótropos, y se explica la<br />
interferencia de la luz linealmente polarizada en ellos, tanto en los<br />
transparentes como en los opacos. En los capítulos 3 y 4 se explican<br />
las propiedades de los minerales transparentes que se estudian<br />
con luz linealmente polarizada ortoscópica y conoscópica,<br />
respectivamente. El capítulo 5 trata del estudio de minerales opacos;<br />
se describen los dispositivos del microscopio para el estudio con<br />
luz reflejada y las propiedades físicas y ópticas de los minerales<br />
opacos. El capítulo 6 se ocupa de la sistemática para la determinación<br />
de minerales transparentes y opacos; se describen las principales<br />
tablas y se plantea un ejemplo.<br />
En los anexos 1 y 2 se presenta una amplia colección de fotografías<br />
que ilustran las propiedades de los minerales transparentes y<br />
opacos, respectivamente. Finalmente, en el anexo 3 se muestran<br />
fotos de las partes del microscopio de polarización.<br />
El objetivo de este trabajo es proveer a los interesados de una<br />
base teórica sólida que permita el uso óptimo del microscopio de<br />
polarización para un adecuado estudio mineralógico.
2<br />
AGRA<strong>DE</strong>CIMIENTOS<br />
Este trabajo no hubiera podido ser concluido sin la participación<br />
del estudiante Richard Osorio y de la Ing. Teresa Velarde, quienes<br />
se encargaron de la selección de secciones delgadas y la toma de<br />
fotografías. También es importante resaltar la participación del Dr.<br />
César Cánepa Iannacone, quien revisó y corrigió el borrador. A<br />
todos ellos va mi agradecimiento.
Boletín N° 1, Serie J - INGEMMET<br />
Dirección de Recursos Minerales y Energéticos<br />
CAPÍTULO I<br />
NATURALEZA <strong>DE</strong> LA LUZ<br />
BREVE HISTORIA <strong>DE</strong> LAS TEORÍAS SOBRE LA<br />
LUZ<br />
Hasta mediados del siglo XVII fue creencia general que la luz<br />
consistía en una corriente de corpúsculos emitidos por focos<br />
luminosos, como el sol o las llamas, y que aquella se propagaba<br />
en línea recta. La luz podía penetrar las sustancias transparentes<br />
y se reflejaba en las superficies de los cuerpos opacos. Cuando<br />
los corpúsculos penetraban en el ojo, excitaban el sentido de la<br />
vista.<br />
A mediados del siglo XVII había comenzado a progresar la idea de<br />
que la propagación de la luz se daba con movimiento ondulatorio.<br />
Christian Huygens demostró, en 1670, que las leyes de la reflexión<br />
y la refracción podían explicarse basándose en la teoría ondulatoria<br />
y que ésta proporcionaba una interpretación sencilla a la doble<br />
refracción, recientemente descubierta. La teoría ondulatoria, sin<br />
embargo, no fue aceptada en ese momento.<br />
Recién en 1827, los experimentos sobre la interferencia, de<br />
Thomas Young y Agustín Fresnel, y las medidas de la velocidad<br />
de la luz en los líquidos, realizadas por Leon Foucault, en fecha<br />
algo posterior, demostraron la existencia de fenómenos ópticos<br />
para cuya explicación resultaba inadecuada la teoría corpuscular.<br />
El siguiente gran avance en la teoría de la luz fue el trabajo del<br />
físico escocés James Clerk Maxwell, quien en 1873 demostró que<br />
un circuito eléctrico oscilante debía irradiar ondas electromagnéticas.<br />
La velocidad de propagación de las ondas, calculada a partir de<br />
medidas puramente eléctricas y magnéticas, resultó ser<br />
aproximadamente 3x10 8 m/seg. Dentro de los límites de los errores<br />
experimentales, mostraba un resultado igual a la velocidad de<br />
propagación de la luz determinada experimentalmente.<br />
Parecía evidente que la luz consistía en ondas electromagnéticas<br />
de longitud de onda extremadamente corta. Quince años más<br />
tarde del descubrimiento de Maxwell, Heinrich Hertz, utilizando un<br />
circuito oscilante de pequeñas dimensiones, logró producir ondas<br />
de corta longitud de indudable origen electromagnético y demostró<br />
que poseían las propiedades de las ondas luminosas, ya que<br />
podían ser reflejadas, refractadas, concentradas por un lente,<br />
polarizadas, etc., lo mismo que las ondas luminosas. A finales del<br />
siglo XIX fue aceptada plenamente la teoría electromagnética de la<br />
luz de Maxwell y la comprobación experimental de Hertz.<br />
La teoría electromagnética clásica no podía explicar el fenómeno<br />
de emisión fotoeléctrica, esto es, la expulsión de electrones de un<br />
conductor por la luz que incide sobre su superficie. En 1905,<br />
Einstein amplió una idea propuesta cinco años antes por Planck y<br />
postuló que la energía de un haz luminoso, en lugar de estar<br />
distribuida por el espacio en los campos eléctrico y magnético de<br />
una onda electromagnética, estaba concentrada en pequeños<br />
paquetes o fotones. Se conservaba un vestigio de la descripción<br />
ondulatoria al considerar que el fotón tiene una frecuencia y que<br />
su energía es proporcional a dicha frecuencia. El mecanismo del<br />
efecto fotoeléctrico consistía en una emisión de energía de un fotón<br />
a un electrón. Los experimentos de Millikan demostraron que la<br />
energía cinética de los fotoelectrones coincidía exactamente con la<br />
fórmula pospuesta por Einstein.<br />
Otra confirmación sorprendente de que la luz está formada por<br />
fotones es el efecto descubierto por Compton, quien en 1921 logró<br />
determinar el movimiento de un fotón y un electrón antes y después<br />
de un choque. Encontró que ambas partículas se comportan como<br />
cuerpos materiales con energía cinética y cantidad de movimiento,<br />
magnitudes que se conservan después del choque. Tanto el efecto<br />
fotoeléctrico como el efecto Compton parecen exigir una vuelta a la<br />
teoría corpuscular de la luz.<br />
El punto de vista actual de los físicos, enfrentados con experimentos<br />
aparentemente contradictorios, es aceptar el hecho de que la luz<br />
tiene una doble naturaleza. Los fenómenos de propagación de la<br />
luz encuentran su mejor explicación dentro de la teoría ondulatoria<br />
electromagnética, mientras que la acción mutua entre la luz y la<br />
materia, en procesos de absorción y emisión, es un fenómeno<br />
corpuscular. La mecánica cuántica posibilita una relación entre<br />
ambas teorías.<br />
En resumen, existe una teoría ondulatoria y una teoría corpuscular<br />
que explican la naturaleza y las propiedades de la luz. Actualmente,<br />
se sabe que la luz tiene un carácter dual onda-partícula. Para<br />
efectos de la mineralogía óptica emplearemos básicamente los<br />
conceptos de la teoría ondulatoria, ya que con su ayuda podemos<br />
explicar mejor los fenómenos de refracción, reflexión e interferencia.
4<br />
Humberto Chirif<br />
EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO<br />
La radiación electromagnética presenta un componente vectorial<br />
magnético y otro eléctrico; ambos son perpendiculares a la dirección<br />
de propagación y también perpendiculares entre sí (ver figura<br />
1.1).<br />
El efecto del vector eléctrico sobre la materia es el que determina<br />
principalmente el comportamiento y propiedades de la luz, por ello,<br />
para efectos de mineralogía óptica, no tomaremos en cuenta al<br />
vector magnético.<br />
Las radiaciones electromagnéticas presentan diferentes longitudes<br />
de onda; sólo las comprendidas entre 3900 y 7700 λ pueden ser<br />
captadas por el ojo humano (luz visible). Según sus longitudes de<br />
onda, las radiaciones presentan diferentes características, así por<br />
ejemplo, las de menor longitud tienen mayor energía y mayor<br />
poder de penetración. Los rangos de variación definen los tipos<br />
de emisiones (ver figura 1.2), los cuales son empleados por el<br />
hombre para diferentes fines.<br />
El componente eléctrico consta de un fotón que se desplaza<br />
vibrando perpendicularmente a la dirección de propagación. Su<br />
movimiento vibratorio define una onda cuya longitud (λ) determina<br />
el tipo de radiación, mientras que la frecuencia y la amplitud<br />
determinan el color y la intensidad, respectivamente. Su velocidad<br />
(V) depende del medio; de esta manera, la velocidad de la luz en<br />
el vacío (c) es igual a 2,9979x10 8 m/seg.<br />
La frecuencia (f) es el número de longitudes de onda que pasan<br />
por un punto en un segundo (f = V/λ). La frecuencia no depende<br />
del medio. Si un rayo de luz, emitido con una determinada longitud<br />
de onda, cambia de medio, su velocidad y su longitud de onda<br />
variarán, pero su frecuencia permanecerá constante (ver figura<br />
1.3).<br />
LUZ NATURAL Y LUZ POLARIZADA. LUZ<br />
BLANCA Y LUZ MONOCROMÁTICA<br />
La luz natural es aquella compuesta por infinidad de rayos que<br />
vibran en diferentes planos en todo el espacio, a diferencia de<br />
la luz polarizada, que vibra solo de determinadas maneras, sea<br />
en planos paralelos o en forma helicoidal. Sus características<br />
serán expuestas con mayor detalle en el punto 1.4.<br />
La luz blanca (natural o polarizada) es una mezcla de ondas<br />
con diversas longitudes de onda que el ojo humano es incapaz<br />
de separar, por ello, éste percibe una luminosidad sin coloración<br />
definida.<br />
La luz monocromática (natural o polarizada) consiste en ondas<br />
de una misma longitud de onda que el ojo humano percibe<br />
como una luminosidad con coloración definida.<br />
En la figura 1.4 se muestran las representaciones de la luz<br />
natural y de la linealmente polarizada.<br />
La luz se propaga en forma de muchas ondas con diferentes<br />
direcciones. Considerando sólo las ondas linealmente<br />
polarizadas paralelas que provienen de una única fuente,<br />
podemos definir dos nuevos conceptos: frente de ondas y normal<br />
de onda.<br />
El frente de onda es la superficie formada por puntos homólogos<br />
de las diferentes ondas, y la normal de onda es la perpendicular<br />
a dicha superficie (ver figura 1.5).<br />
En medios ópticamente isótropos —es decir, medios en los que<br />
las propiedades ópticas son iguales en todas direcciones—, la<br />
normal de onda coincide con la trayectoria, mientras que en<br />
medios anisótropos la normal de onda y la trayectoria forman<br />
ángulo.<br />
Componente<br />
eléctrico<br />
Dirección de<br />
propagación<br />
Figura 1.1<br />
Componentes de la radiación electromagnética
Microscopía Óptica de Minerales<br />
5<br />
10 -5<br />
10 15 ONDAS LARGAS <strong>DE</strong> RADIO<br />
RAYOS GAMMA<br />
3900Å<br />
λ<br />
VIOLETA<br />
1<br />
4450Å<br />
INDIGO<br />
λ<br />
4640Å<br />
AZUL 4640 λ<br />
RAYOS X<br />
5000Å<br />
λ<br />
ULTRAVIOLETA<br />
VER<strong>DE</strong><br />
10 5<br />
LUZ VISIBLE<br />
AMARILLO 5780Å<br />
λ<br />
5920Å<br />
INFRAROJO<br />
ANAR ANJADO 5920 λ<br />
6200Å<br />
λ<br />
ROJO<br />
ONDAS CORTAS<br />
<strong>DE</strong> RADIO<br />
10 10<br />
7700Å<br />
λ<br />
BANDA <strong>DE</strong> RADIODIFUSIÓN<br />
(1λ Å = 10 = -10 10m)<br />
-10 m)<br />
Figura 1.2<br />
Espectro de longitudes de onda de la radiación electromagnética.<br />
A<br />
Dirección de vibración<br />
Dirección de<br />
propagación<br />
λ<br />
Velocidad<br />
(depende del medio)<br />
V 1<br />
λ 1 V 2<br />
λ 2<br />
F =<br />
V λ<br />
(La frecuencia determina el color)<br />
Figura 1.3<br />
Arriba. Elementos de la onda luminosa y su incidencia en el color e intensidad de la luz.<br />
Abajo. Representación de la variación de velocidad de propagación y longitud de onda en<br />
diferentes medios.
6<br />
Humberto Chirif<br />
Rayo de luz linealmente polarizada<br />
Haz de luz linealente-polarizada<br />
Haz de luz natural<br />
Frente de onda<br />
Figura 1.4<br />
Representación de luz linealmente polarizada, monocromática y blanca.<br />
Figura 1.5<br />
Frente de onda y normal al frente de onda.En medios isótropos la normal coincide con la trayectoria;<br />
mientras que en medios anisótropos la normal de onda y la trayectoria forman un ángulo.<br />
POLARIZACIÓN<br />
La luz natural es aquella en que la radiación vibra en todos los<br />
planos perpendiculares a la trayectoria. La luz cuyas vibraciones<br />
están restringidas a determinadas direcciones en el espacio se<br />
denomina luz polarizada. Existen tres tipos de polarización: lineal,<br />
circular y elíptica. En la luz linealmente polarizada el fotón se<br />
desplaza vibrando perpendicularmente a la trayectoria y<br />
describiendo una onda contenida en un plano. En el caso de la luz<br />
elípticamente polarizada el fotón avanza describiendo una hélice<br />
en torno a la trayectoria (ver figura 1.6). La polarización circular es<br />
un caso especial de la elíptica.<br />
A los materiales que convierten la luz blanca en luz linealmente<br />
polarizada se les denomina polarizadores. A la luz que emerge de<br />
los polarizadores se le ha hecho vibrar paralelamente a una<br />
dirección particular conocida como dirección privilegiada del<br />
polarizador. Se puede obtener luz linealmente polarizada<br />
principalmente por doble refracción y por absorción (ver figura<br />
1.7).<br />
El método de doble refracción consiste en hacer pasar un haz de<br />
luz natural por un cristal de calcita de la variedad espato de Islandia<br />
previa y adecuadamente cortado y vuelto a pegar con bálsamo de<br />
Canadá. Dentro del cristal de calcita la luz se descompone en dos
Microscopía Óptica de Minerales<br />
7<br />
Figura 1.6<br />
Representación de luz linealmente polarizada y elípticamente polarizada.<br />
Figura 1.7<br />
Métodos para obtener luz linealmente polarizada.<br />
rayos linealmente polarizados, uno que sigue con la trayectoria<br />
inicial (rayo ordinario) y otro que cambia su trayectoria (rayo<br />
extraordinario). El rayo extraordinario se refleja en la capa de<br />
bálsamo y se pierde, mientras que el otro rayo linealmente<br />
polarizado atraviesa la capa de bálsamo sin desviarse saliendo<br />
del cristal de calcita como luz linealmente polarizada.<br />
El método de absorción consiste en hacer incidir un haz de luz<br />
blanca en un «enrejado paralelo muy fino» (cristales fibrosos,<br />
rectos y paralelos) por donde sólo podrán pasar los rayos que<br />
vibran en la dirección del enrejado. Este tipo de polarizadores<br />
consiste en cristales de turmalina, láminas polaroid o cristales<br />
orgánicos en acetato.<br />
Los polarizadores de calcita son los de mejor calidad; sin embargo,<br />
los más utilizados en microscopía son los de absorción de origen<br />
orgánico, a pesar que se despolarizan con el tiempo o con un trato<br />
inadecuado.<br />
INTERFERENCIA ENTRE ONDAS LUMINOSAS<br />
Cuando dos ondas de la misma longitud de onda pero de diferente<br />
intensidad vibran en el mismo plano y se propagan en la misma<br />
dirección se produce el fenómeno de interferencia, es decir, de<br />
ambas ondas se forma una resultante (ver figura 1.8). Si oscilan<br />
acompasadamente (igualdad fásica) la amplitud de la resultante<br />
será igual a la suma de las amplitudes de las componentes<br />
(interferencia constructiva).<br />
Por el contrario, si las dos oscilaciones actúan exactamente de<br />
manera opuesta (retardo de 1/2 λ, 3/2 λ, etc.) coincidiendo los<br />
senos y las crestas de las ondas, se origina extinción de aquellas<br />
(interferencia destructiva).<br />
Cuando el desplazamiento fásico no corresponda a una ni media<br />
longitud de onda, la oscilación resultante podrá ser mayor, igual o<br />
menor que las componentes.<br />
REFRACCIÓN Y REFLEXIÓN<br />
Refracción es el fenómeno por el cual un rayo de luz cambia su<br />
dirección de propagación al pasar oblicuamente de un medio a<br />
otro. Reflexión es el fenómeno por el cual un rayo de luz cambia su<br />
dirección de propagación al incidir sobre una superficie de<br />
separación de dos medios sin poder atravesarla.<br />
Los rayos incidente, reflejado y refractado discurren en el mismo<br />
plano. Los ángulos de incidencia (i), de reflexión (R) y de refracción<br />
(r) se definen como los ángulos entre la normal a la interfase y los<br />
rayos incidente, reflejado y refractado respectivamente (ver figura<br />
1.9). El ángulo de reflexión (R) será siempre igual al de incidencia<br />
(i), el ángulo de refracción es función de la diferencia de índices de<br />
refracción entre los dos medios.
8<br />
Humberto Chirif<br />
1/2 λ<br />
∆<br />
Figura 1.8<br />
Representación de dos ondas que interfieren (dibujadas con color negro y azul) y la resultante (rojo). En la parte superior se<br />
representa una interferencia constructiva. En la parte central una interferencia totalmente destructiva generada por dos ondas<br />
de la misma longitud desfasadas en media longitud de onda. En la parte inferior se representa la interferencia de dos ondas<br />
desfasadas una distancia diferente a n/2 longitudes de onda (n entero).<br />
Ri<br />
N<br />
RR<br />
i<br />
R<br />
r<br />
Rr<br />
Figura 1.9<br />
Rayo incidente (Ri), reflejado (Rl) y refractado (Rr) y sus respectivos ángulos con la normal: Ángulo de incidencia<br />
(i), de reflexión (l) y de refracción (r).
Microscopía Óptica de Minerales<br />
9<br />
DISPERSIÓN<br />
Dispersión es el fenómeno por el cual un haz de luz blanca se<br />
separa en sus colores componentes al atravesar un medio de<br />
mayor índice de refracción (ver figura 1.10).<br />
El grado de separación angular entre dos rayos luminosos de dos<br />
longitudes de onda diferentes depende de las diferencias entre los<br />
dos índices de refracción para esas longitudes de onda.<br />
La diferencia entre los índices en una sustancia para los rayos con<br />
λ = 4861 λ (azul, línea F de Fraunhofer) y λ = 6563 λ (rojo, línea<br />
C de Fraunhofer) se conoce como coeficiente de dispersión. Este<br />
coeficiente tiene un valor característico para cada material.<br />
ABSORCIÓN <strong>DE</strong> LA LUZ Y COLOR <strong>DE</strong><br />
TRANSMISIÓN<br />
Absorción luminosa es la pérdida de la intensidad de luz al pasar<br />
a través algún medio material. Esta pérdida se debe a que parte<br />
de la energía luminosa se transforma en calorífica durante el paso.<br />
El grado de absorción de la luz depende considerablemente del<br />
espesor del material. El debilitamiento de la energía sigue la ley de<br />
Lambert:<br />
I = I 0<br />
. e -4πkd/λ0<br />
donde I es la intensidad de la luz a una distancia «d» de recorrido<br />
dentro del material desde la superficie de incidencia, Ι 0<br />
es la<br />
intensidad inicial, k es el coeficiente de absorción y λ 0<br />
la longitud de<br />
onda de la luz en el vacío.<br />
La absorción luminosa es más acentuada en algunos medios que<br />
en otros. Muchas sustancias poseen una absorción general para<br />
todas las longitudes de onda de la luz visible; otros muestran<br />
absorción selectiva o específica, donde determinados rangos de<br />
longitudes de onda son absorbidos más marcadamente. El vidrio<br />
azul de una ventana, por ejemplo, absorbe con preferencia las<br />
longitudes de onda rojas de la luz solar incidente, mientras que la<br />
luz azul del espectro solar es transmitida (color de transmisión).<br />
En los cristales se dice que el color es idiocromático si se produce<br />
por una absorción selectiva del mismo mineral y alocromático si es<br />
el resultado de la absorción selectiva de la luz por pequeñas<br />
impurezas dispersas dentro del mineral.<br />
CUERPOS TRANSPARENTES, TRANSLÚCIDOS<br />
Y OPACOS<br />
En mineralogía microscópica se consideran cuerpos transparentes<br />
y translúcidos a aquellos que con un espesor de 30 µm dejan<br />
pasar la luz. En ellos el coeficiente de absorción es bajo (k < 10 -4<br />
en los transparentes y k ≈ 10 -4 en los translúcidos), el índice de<br />
refracción es bajo (n entre 1,4 y 2,4) y la reflectancia es baja<br />
(
10<br />
Humberto Chirif<br />
Minerales o cuerpos opacos son aquellos que con un espesor de<br />
30 µm no dejan pasar luz. En ellos la absorción es alta (k entre 10 -<br />
4<br />
y 10 -1 ), el índice de refracción es por lo general mayor a 2,4 y la<br />
reflectancia es alta. En el estudio microscópico de minerales opacos<br />
la reflectancia es una propiedad muy importante.<br />
ÍNDICE <strong>DE</strong> REFRACCIÓN Y LEY <strong>DE</strong> SNELL<br />
El índice de refracción se define como la relación entre la velocidad<br />
de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio<br />
correspondiente (n = Vv / V).<br />
Para fines de la mineralogía óptica se considera la velocidad de la<br />
luz en el aire igual a la de la luz en el vacío, en consecuencia el<br />
índice de refracción del vacío es igual a 1 y de cualquier otro medio<br />
es mayor que 1.<br />
Los medios isótropos presentan un único valor del índice de<br />
refracción, mientras que los medios anisótropos presentan índices<br />
diferentes en diferentes direcciones. La mayoría de minerales<br />
formadores de rocas presentan índices de refracción entre 1,4 y<br />
2,2.<br />
La diferencia de índices de refracción de dos medios es la causa<br />
que un rayo que pasa de un medio a otro se desvíe; así, al pasar<br />
a un medio de mayor índice de refracción el rayo refractado se<br />
acerca a la normal a la interfase y al pasar a un medio de menor<br />
índice de refracción se aleja de la normal.<br />
En 1621 Willebrord van Roijen Snell determinó la relación entre la<br />
trayectoria del rayo incidente y la del rayo refractado, la cual es<br />
conocida como Ley de Snell, cuyo enunciado es n i<br />
Sen θ i<br />
= n r<br />
Sen<br />
θ r<br />
(ver figura 1.11).<br />
Cuando la luz pasa de un medio de mayor a otro de menor índice<br />
de refracción, el rayo refractado se aleja de la normal. Llamamos<br />
ángulo crítico al ángulo de incidencia que origina un ángulo de<br />
refracción de 90°. Rayos incidentes con ángulo mayor al ángulo<br />
crítico sufrirán reflexión total (ver figura 1.12).<br />
REFLECTANCIA <strong>DE</strong> LUZ MONOCROMÁTICA<br />
LINEALMENTE POLARIZADA<br />
La reflectancia o poder de reflexión de un mineral está dado por la<br />
relación entre la intensidad de la luz reflejada y la intensidad de la<br />
luz incidente:<br />
R = 100 (I l<br />
/I 0<br />
) %<br />
En muchos casos resulta difícil estimar la reflectancia abstrayéndola<br />
del concepto de color.<br />
En microscopía de minerales absorbentes (opacos) el rayo suele<br />
incidir perpendicularmente a la superficie pulida del mineral. El<br />
ángulo de incidencia es cero.<br />
La ecuación de Fresnel relaciona la reflectancia con el índice de<br />
refracción. Tratándose de minerales isótropos no absorbentes<br />
(translúcidos) esta ecuación es:<br />
(n λ<br />
- n oλ<br />
) 2<br />
R λ<br />
=<br />
(n λ<br />
+ n oλ<br />
) 2<br />
donde R λ<br />
, n λ<br />
y n oλ<br />
representan los valores de la reflectancia, el<br />
índice de refracción del mineral y el índice de refracción del medio<br />
de inmersión, ambos para un determinado valor λ de longitud de<br />
onda del rayo incidente. Si el medio es el aire n oλ<br />
se considera<br />
igual a 1.<br />
Ri<br />
qi<br />
N<br />
qr<br />
n i<br />
n r<br />
ni Sen θi = nr Sen θr<br />
n i<br />
n r<br />
= Índices de refracción<br />
= Índices de refracción<br />
θi θr = Ángulos de incidencia<br />
y de refracción<br />
= Angulos de incidencia y de refracción<br />
Rr<br />
N = Normal a ala la interfase<br />
Figura 1.11<br />
Ley de Snell. Relación entre índices y ángulos de refracción.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
11<br />
i r = ArcSen (2,0 Sen i)<br />
1<br />
25º 57º41`24``<br />
03º34`<br />
r 2<br />
1 r 26º 61º15`00``<br />
2<br />
03º58`<br />
N r<br />
= 1,0<br />
r 3<br />
27º 65º13`12``<br />
3<br />
04º39`<br />
N i<br />
= 2,0<br />
28º 69º52`12``<br />
05º58`<br />
29º 75º50`24``<br />
i 14º10`<br />
i 1 30º 90º<br />
i<br />
4 4<br />
i 2 3<br />
l 4<br />
4<br />
= i 31º Reflex.Total<br />
4<br />
3<br />
32º Reflex.Total<br />
2<br />
33º Reflex.Total<br />
1<br />
Figura 1.12<br />
Ángulo crítico. Los rayos incidentes de luz linealmente polarizada discurren en un medio de mayor índice de<br />
refracción. Los rayos 1 y 2 inciden con ángulos inferiores al ángulo crítico y en consecuencia cruzan la interfase y<br />
se refractan. El rayo 3 incide con ángulo crítico, pues se refracta con un ángulo de 90º. El rayo 4 incide con ángulo<br />
superior al ángulo crítico y por ende sufre reflexión total. A modo de ejemplo notamos en la tabla, que conforme se<br />
incrementa el ángulo de incidencia en un grado acercándose al valor del ángulo crítico, el ángulo de refracción<br />
aumenta cada vez más.<br />
Para el caso de minerales isótropos absorbentes, la ecuación<br />
considera al coeficiente de absorción k l<br />
(ecuación de Beer):<br />
R λ<br />
=<br />
(n λ<br />
- n oλ<br />
) 2 + k λ<br />
2<br />
(n λ<br />
+ n oλ<br />
) 2 + k λ<br />
2<br />
Para medios anisótropos es necesario considerar los dos valores<br />
de índices de refracción y los dos valores del coeficiente de absorción<br />
del mineral en la superficie pulida, además de los ángulos entre el<br />
plano de vibración de la luz incidente y las direcciones privilegiadas<br />
de vibración del mineral en la superficie pulida:<br />
R λ<br />
= (n 1λ - n oλ )2 2<br />
+ k 1λ<br />
(n 1λ<br />
+ n oλ<br />
) 2 + k<br />
2<br />
1λ<br />
(n 2λ - n oλ ) 2 + k 2λ<br />
2<br />
(n 2λ<br />
+ n oλ<br />
) 2 + k 2λ<br />
2<br />
EL MICROSCOPIO <strong>DE</strong> POLARIZACIÓN<br />
Cos 2 φ 1λ<br />
Cos 2 φ 2λ<br />
+<br />
Cuando un objeto se encuentra a una distancia ligeramente mayor<br />
a la focal genera a través de un lente biconvexo una imagen real,<br />
invertida y más grande. Y si se coloca por encima de dicha imagenobjeto<br />
y a una distancia menor a la focal a un segundo lente<br />
biconvexo, la primera imagen será el objeto del segundo lente el<br />
cual generará una imagen virtual, invertida y mucho más grande.<br />
Esta combinación de lentes no es otra cosa que un microscopio<br />
compuesto (ver figura 1.13).<br />
El microscopio de polarización es un microscopio compuesto al<br />
que se le ha provisto de dos polarizadores y una platina giratoria.<br />
El primer polarizador se ubica antes de la muestra, para de esta<br />
forma estudiar los objetos con luz linealmente polarizada. La platina<br />
giratoria permite girar a la muestra y de esta forma la dirección de<br />
vibración de la luz linealmente polarizada incide en la muestra con<br />
diferentes orientaciones. El polarizador (analizador) superior se<br />
ubica entre la muestra y el ocular permitiendo analizar si el mineral<br />
estudiado es capaz de hacer variar la dirección de la luz linealmente<br />
polarizada incidente (ver figura 1.14). Los microscopios de<br />
polarización presentan un sistema de luz transmitida para el estudio<br />
de minerales transparentes y otros de luz reflejada para estudio de<br />
minerales opacos. A los equipos provistos sólo de sistema de luz<br />
transmitida comúnmente se les denominan microscopios<br />
petrográficos, puesto que sirven para el estudio de minerales<br />
formadores de rocas, y a los equipos provistos de ambos sistemas<br />
se les denomina microscopios universales.<br />
En las figuras 1.15 y 1.16 se representan las partes de los<br />
microscopios de luz transmitida y de luz reflejada y a continuación<br />
se explica brevemente las características de cada parte.
12<br />
Humberto Chirif<br />
Figura 1.13<br />
Esquema del microscopio compuesto: El objeto<br />
de estudio ubicado debajo del lente objetivo a una<br />
distancia mayor a la focal genera la imagen 1 (real,<br />
inversa y más grande), la cual constituye el objeto<br />
(objeto 2) del lente ocular, que se ubica por encima<br />
a una distancia menor a su distancia focal, generando<br />
una imagen final virtual, normal y mucho más<br />
grande.<br />
Figura 1.14<br />
Esquema del microscopio de polarización:<br />
Se trata de un microcopio compuesto provisto<br />
de dos polarizadores, uno inferior ubicado<br />
debajo de la platina y que permite estudiar a<br />
los minerales con luz linealmente polarizada,<br />
y otro superior, ubicado entre el objetivo y el<br />
ocular y que permite analizar el efecto de la<br />
luz linealmente polarizada sobre el mineral<br />
estudiado.<br />
Base<br />
Los microscopios de polarización de luz transmitida tienen la fuente<br />
luminosa en la base, donde además se ubican el vidrio mate, un<br />
espejo o prisma para desviar los rayos hacia arriba verticalmente,<br />
el diafragma de campo luminoso y el filtro azul. La fuente luminosa<br />
emite luz blanca y su intensidad puede ser regulada. El vidrio mate<br />
permite que pase la luz sin dejar pasar la imagen del filamento de<br />
la lámpara; la luz sale de toda la superficie del vidrio en forma<br />
homogénea, como luz natural, es decir que sus rayos componentes<br />
no están polarizados.<br />
El prisma o espejo de la base en algunos modelos de microscopio<br />
es ligeramente movible de tal manera que se pueda regular el<br />
direccionamiento del haz haciéndolo coincidir lo mejor posible con<br />
el eje del microscopio.<br />
El diafragma de campo luminoso restringe la cantidad de luz que<br />
va a pasar y permite así centrar el haz con el eje del microscopio.<br />
El filtro azul, último componente de la base, da al haz de luz blanca<br />
una apariencia de luz de día.<br />
Conjunto subplatina<br />
El conjunto subplatina está conformado por el condensador de<br />
bajo poder, el polarizador, el diafragma de apertura y el<br />
condensador de alto poder. Los condensadores son lentes<br />
convergentes que acercan a los rayos para que la cantidad de luz<br />
se conserve sin iluminar sus paredes internas.<br />
El condensador de bajo poder genera luz ortoscópica y el de alto<br />
poder, en conjunción con un objetivo de alto poder, genera luz<br />
conoscópica; es decir, rayos que viajan convergentemente hacia<br />
un punto formando así un cono de luz (ver figura 1.17).<br />
El diafragma de apertura impide el paso de los rayos externos del<br />
haz permitiendo aislar detalles pequeños de la muestra sin cambiar<br />
de objetivo.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
13<br />
OCULAR<br />
LENTE AMICCI-<br />
BERTRAND<br />
ANALIZADOR<br />
ESTATIVO<br />
CAVIDAD PARA<br />
COMPENSADORES<br />
OBJETIVO<br />
MUESTRA<br />
PLATINA<br />
TORNILLO<br />
<strong>DE</strong> ENNFOQUE<br />
CON<strong>DE</strong>SADOR<br />
<strong>DE</strong> ALTO PO<strong>DE</strong>R<br />
DIAFRAGMA<br />
<strong>DE</strong> APERTURA<br />
POLARIZADOR<br />
CON<strong>DE</strong>NSADOR<br />
<strong>DE</strong> BAJO PO<strong>DE</strong>R<br />
TORNILLO <strong>DE</strong>L<br />
CONJUNTO<br />
SUBPLATINA<br />
BASE<br />
FILTRO AZUL<br />
DIAFRAGMA<br />
<strong>DE</strong> CAMPO<br />
VIDRIO<br />
MATE<br />
LÁMPARA <strong>DE</strong><br />
LUZ TRANSMITIDA<br />
Figura 1.15<br />
Microscopio de polarización de luz transmitida.<br />
OCULAR<br />
LENTE AMICCI-<br />
BERTRAND<br />
ANALIZADOR<br />
POLARIZADOR<br />
DIAFRAGMA<br />
<strong>DE</strong> APERTURA<br />
DIAFRAGMA<br />
<strong>DE</strong> CAMPO<br />
CON<strong>DE</strong>NSADOR<br />
TUBO ILUMINADOR<br />
<strong>DE</strong> LUZ REFLEJADA<br />
(TUBO EPI-ILUMINADOR)<br />
FILTRO AZUL<br />
VIDRIO MATE<br />
LÁMPARA<br />
ESPEJO<br />
SEMIREFLECTOR<br />
CAVIDAD PARA<br />
COMPENSADORES<br />
ESTATIVO<br />
OBJETIVO<br />
MUESTRA<br />
PLATINA<br />
TORNILLO<br />
<strong>DE</strong> ENFOQUE<br />
Figura 1.16<br />
Microscopio de polarización de luz reflejada.
14<br />
Humberto Chirif<br />
LUZ<br />
Luz<br />
ORTOSCÓPICA<br />
Ortoscópica<br />
(Haz de rayos paralelos)<br />
Para observación de características<br />
de una superficie<br />
LUZ<br />
Luz<br />
CONOSCÓPICA<br />
Conoscópica<br />
(Haz de rayos cónico con el<br />
vértice enfocado en la muestra)<br />
Para estudio de figuras de interferencia<br />
Lente Bertrand fuera de secuencia<br />
Lente Bertrand en secuencia (o retirar ocular)<br />
Nícoles cruzados<br />
Objetivo de alto poder (40X) bien centrado<br />
Condensador de alto poder<br />
Compensadores (para ver el signo óptico)<br />
Figura 1.17<br />
Diferencias entre luz ortoscópica y luz conoscópica.<br />
Platina<br />
La platina (superficie sobre la que se coloca la muestra) es giratoria<br />
en los microscopios de polarización, lo cual permite que los<br />
minerales sean estudiados en diferentes orientaciones respecto<br />
de sus direcciones privilegiadas de vibración.<br />
Objetivos<br />
Por encima de la platina se ubica el objetivo o el sistema revólver<br />
que sujeta a varios objetivos. Los objetivos tienen por función<br />
producir una imagen nítida y clara, la cual se convertirá luego en<br />
el objeto del lente ocular. Consta de un cilindro en cuya parte
Microscopía Óptica de Minerales<br />
15<br />
inferior se encuentra engastado el lente objetivo y en la parte<br />
superior presenta una rosca para sujetarlo al sistema revolver.<br />
En la superficie del cilindro se encuentran gravadas sus<br />
características (ver figura 1.18), las cuales se resumen en los<br />
siguientes conceptos:<br />
AI = Amplificación Inicial o amplificación del objetivo. Existen<br />
objetivos de baja amplificación (3,2X a 5X),<br />
amplificación media (10X, 20X), amplificación alta (40X,<br />
45X) y muy alta (100X)<br />
AA=<br />
NA=<br />
Apertura Angular.- Es el ángulo entre los rayos más<br />
divergentes que llegan al lente objetivo desde el punto<br />
central de la muestra.<br />
Apertura numérica = n Sen µ , donde n es el índice<br />
de refracción del medio (aceite o aire) y, µ es igual<br />
a la mitad de la apertura numérica.<br />
Largo del tubo vertical (distancia entre la parte inferior del tambor<br />
objetivo y la superior del ocular). Mayormente es de<br />
160 mm en los microscopios de luz transmitida, y 210<br />
mm en los de luz reflejada.<br />
Correcciones.- Se refiere a si el objetivo puede ser usado para<br />
observación de muestras con cubreobjeto o sin<br />
cubreobjeto. Si se indica «0,17» significa que dicho<br />
objetivo se puede utilizar para estudio de secciones<br />
delgadas (0,17 mm es el espesor del cubreobjeto). Si<br />
se indica «0» es un objetivo que puede ser usado<br />
indistintamente para secciones con o sin<br />
cubreobjeto.<br />
Otros conceptos importantes relacionados a los objetivos son los<br />
siguientes:<br />
Distancia libre de trabajo (DLT).- Distancia entre la parte más baja<br />
del objetivo (que en muchos casos es un anillo<br />
protector de metal) y la parte más alta del objeto.<br />
Profundidad de enfoque (PE).- Distancia entre el límite superior e<br />
inferior enfocado. Es una función inversa de la<br />
apertura numérica. A mayor apertura numérica, menor<br />
profundidad de enfoque (ver figura 1.18).<br />
Límite de resolución.- Distancia mínima entre líneas que pueden<br />
ser separadas (reconocidas) por cada objetivo.<br />
Cavidad para compensadores<br />
Es una cavidad larga ubicada entre el objetivo y el analizador con<br />
orientación diagonal (45º) con respecto a las direcciones<br />
privilegiadas del polarizador y analizador. Su función y la de los<br />
compensadores se ven en el capítulo 3.<br />
Analizador (o polarizador superior)<br />
Es un polarizador cuya dirección de polarización es perpendicular<br />
a la del primer polarizador. Sirve para determinar una serie de<br />
propiedades (punto 3.2), principalmente analiza si el mineral<br />
estudiado origina algún cambio en la dirección de vibración de la<br />
luz linealmente polarizada incidente.<br />
Lente Amicci-Bertrand<br />
El lente Amicci-Bertrand, que es un lente biconvexo asimétrico y<br />
de alto poder de amplificación, se utiliza en combinación con el<br />
condensador de alto poder y un objetivo de gran aumento, para<br />
obtener luz conoscópica para la observación de figuras de<br />
interferencia (capítulo 4).<br />
Tubo epi-iluminador<br />
Se emplea exclusivamente para el estudio de minerales opacos<br />
(luz reflejada). Es un tubo que según los modelos de microscopios<br />
Tabla 1.1<br />
Características de los objetivos. Relación numérica entre apertura angular,<br />
apertura numérica, distancia libre de trabajo, profundidad de enfoque cantidad de<br />
líneas que pueden ser reconocidas y límite de resolución para objetivos de<br />
diferentes amplificaciones iniciales<br />
AI AA NA DLT PE
16<br />
Humberto Chirif<br />
Figura 1.18<br />
Características de los oculares (arriba) y objetivos (centro). En la parte inferior se representa la distancia libre<br />
de trabajo (DLT) y profundidad de enfoque (PE) para un objetivo con poder de amplificación bajo (izquierda) y<br />
alto (derecha).<br />
se debe instalar o está permanentemente instalado. Consta,<br />
análogamente a la base y conjunto subplatina del microscopio de<br />
luz transmitida, de una fuente luminosa, vidrio mate, filtro azul,<br />
condensador de bajo poder, diafragma de campo, diafragma de<br />
apertura y polarizador. Además, y a diferencia del caso de luz<br />
transmitida, presenta un sistema de iluminación vertical (espejo<br />
semireflector entre otros tipos) que desvía la iluminación hacia<br />
abajo, es decir hacia la muestra. En el capítulo 6 se describe con<br />
mas detalle el sistema de iluminación para luz reflejada.<br />
Oculares<br />
El lente ocular es el que aumenta la imagen producida por el obje-<br />
objetivo y genera la amplificación total (amplificación del ocular por<br />
la del objetivo). El ocular se encuentra engastado en un cilindro<br />
que encaja en la parte superior del tubo vertical. El lente ocular<br />
mismo se ubica en la parte superior del cilindro, en un sistema que<br />
permite moverlo ligeramente en forma vertical para que cada<br />
observador enfoque según su medida de vista.<br />
Existen oculares de baja amplificación (5X a 6X), amplificación<br />
media (10X, 12X) y amplificación alta (16X). En la parte media del<br />
cilindro, aproximadamente donde se forma la imagen del objetivo,<br />
se encuentran engastados dos hilos perpendiculares que sirven<br />
para dividir el campo visual en cuatro cuadrantes.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
17<br />
CORRECCIONES AL MICROSCOPIO <strong>DE</strong><br />
POLARIZACIÓN<br />
Con el uso del microscopio algunas de sus partes se aflojan y<br />
descentran y por ello es necesario regularmente hacer ciertas<br />
correcciones, siendo las principales el centrado de objetivos,<br />
centrado de fuente luminosa y la corrección de perpendicularidad<br />
entre polarizador y analizador.<br />
Corrección de objetivos descentrados<br />
Cuando el eje del objetivo no coincide exactamente con el eje del<br />
microscopio decimos que el objetivo se encuentra descentrado. Al<br />
girar la platina veremos que el objeto ubicado en el centro del<br />
campo visual no gira sobre su propio eje sino que sale del centro<br />
y hace una órbita circular. Si el objetivo está muy descentrado la<br />
órbita sale del campo visual. Si la órbita tiene forma de «e» es<br />
porque además del objetivo, la platina también está descentrada,<br />
para lo cual se requiere la intervención de un técnico especialista<br />
en mantenimiento de microscopios.<br />
Para corregir objetivos descentrados se empieza con el de menor<br />
aumento procediendo de la siguiente manera (ver figura 1.19):<br />
1) Enfocar una sección delgada y ubicar algún detalle puntual<br />
en el cruce de los retículos.<br />
2) Girar la platina hasta que el detalle esté lo más alejado<br />
posible del cruce reticular.<br />
3) Con ayuda de los tornillos para centrar objetivos, mover el<br />
detalle hasta la mitad de su distancia con el cruce reticular<br />
4) A mano llevar el detalle hasta el cruce de los retículos.<br />
5) Girar la platina y si el objetivo aun no está centrado volver<br />
al paso 1.<br />
Corrección de fuente luminosa<br />
Cuando el eje del haz de luz transmitida no coincide con el del<br />
microscopio decimos que la fuente luminosa está descentrada.<br />
El campo visual no se ve homogéneamente iluminado y los<br />
minerales presentan sombras hacia un lado. Para corregir ello se<br />
procede de la siguiente manera (ver figura 1.19):<br />
1) Colocar el objetivo de menor aumento correctamente<br />
centrado.<br />
2) Retirar el filtro azul, vidrio mate, polarizador y condensador<br />
de alto poder.<br />
3) Cerrar diafragmas de apertura y de campo luminoso.<br />
4) Ver la proyección del filamento de la fuente luminosa en el<br />
diafragma de apertura y centrar moviendo la fuente<br />
luminosa o el prisma de la base o el conjunto subplatina,<br />
según el modelo del microscpio.<br />
5) Enfocar una sección delgada y retirarla.<br />
6) Centrar el punto luminoso con los tornillos moleteados del<br />
conjunto subplatina, o del prisma de la base, según el<br />
modelo del microscopio.<br />
7) Abrir diafragma de campo luminoso hasta que el polígono<br />
quede circunscrito al campo visual.<br />
8) Colocar filtro azul, vidrio mate y sección delgada.<br />
9) Graduar diafragma de apertura e intensidad.<br />
Corrección de perpendicularidad de<br />
polarizadores<br />
Cuando la dirección privilegiada del polarizador y la del analizador<br />
no son perfectamente perpendiculares, las observaciones entre<br />
nícoles cruzados no serán las correctas (los minerales isótropos<br />
no se ven oscuros y los anisótropos presentan colores diferentes<br />
a los correspondientes a su birrefringencia).<br />
Para corregir ello se procede de la siguiente manera:<br />
1) Enfocar una sección delgada y ubicar algún medio isótropo<br />
(vidrio, bálsamo) o retirar la sección.<br />
2) Colocar el analizador en secuencia (nícoles cruzados).<br />
No debe pasar luz.<br />
3) Si pasa luz entonces girar el polarizador hasta conseguir<br />
la oscuridad.<br />
PREPARACIÓN <strong>DE</strong> LA MUESTRA (SECCIONES<br />
<strong>DE</strong>LGADAS Y PULIDAS)<br />
El microscopio de polarización requiere de una preparación<br />
adecuada de la muestra que empieza con una rigurosa selección<br />
de la zona a estudiar; esto puede ser una venilla, una capa, la<br />
masa fundamental de una roca, etc. Si el objetivo es estudiar<br />
minerales transparentes se debe preparar una sección delgada y<br />
si se quiere estudiar minerales opacos se preparará una sección<br />
pulida.<br />
En la figura 1.20 se representa el proceso de preparación de<br />
secciones delgadas o pulidas.<br />
Si la muestra es deleznable o muy delicada, será recomendable<br />
impregnarla con resina o bálsamo de Canadá al vacío, con lo cual<br />
la muestra adquiere mayor cohesión. Luego se realiza el corte de<br />
la porción seleccionada. Si se trata de una sección delgada se<br />
deberán realizar dos cortes paralelos con una separación de<br />
aproximadamente 1 mm, pulir una cara y pegarla sobre una lámina
18<br />
Humberto Chirif<br />
CORRECCIÓN Corrección <strong>DE</strong> de OBJETIVOS Objetivos Descentrados<br />
<strong>DE</strong>SCENTRADOS<br />
(1) (2) (3)<br />
(4) (5)<br />
CORRECCIÓN Corrección <strong>DE</strong>de FUENTE Fuente LUMINOSA Luminosa Descentrada<br />
<strong>DE</strong>SCENTRADA<br />
Figura 1.19<br />
Esquema de la corrección de objetivos descentrados (arriba) y de fuente luminosa descentrada (abajo).<br />
porta objeto. Si se desea preparar una sección pulida, el trozo<br />
cortado se engastará en una briqueta de resina epoxy u otro<br />
producto similar.<br />
Luego las muestras se desgastarán sobre superficies de pulido<br />
con abrasivos cada vez más finos empezando con carburundum y<br />
culminando con alúminas o, mejor aún, con polvo fino de diamante.<br />
Con cada abrasivo se trabajará hasta que desaparezcan las<br />
irregularidades obtenidas con el abrasivo anterior. En el caso de<br />
las secciones delgadas se deberá obtener un espesor de 30 µm,<br />
lo cual se comprueba con la coloración del cuarzo visto entre<br />
nícoles cruzados. Finalmente la sección delgada deberá ser cubierta<br />
con una lámina cubre objeto.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
19<br />
Sección delgada<br />
ABRASIVOS:<br />
Abrasivos:<br />
Carburundum<br />
Alúmina<br />
Polvo de diamante<br />
LUBRICANTES:<br />
Lubricantes:<br />
Agua<br />
Alcohol<br />
Aceites<br />
Sección pulida<br />
SUPERFICIE<br />
Superficie de<br />
<strong>DE</strong> Pulido: PULIDO:<br />
Vidrio<br />
Plomo<br />
Plástico<br />
Hierro fundido<br />
Figura 1.20<br />
Preparación de secciones delgadas y secciones pulidas.
PÁGINA EN BLANCO
Boletín N° 1, Serie J - INGEMMET<br />
Dirección de Recursos Minerales y Energéticos<br />
CAPÍTULO II<br />
CRISTALOGRAFÍA Y CARACTERÍSTICAS ÓPTICAS<br />
<strong>DE</strong> LOS <strong>MINERALES</strong><br />
GENERALIDA<strong>DE</strong>S SOBRE LOS <strong>MINERALES</strong><br />
Los minerales son compuestos naturales, inorgánicos, sólidos, con<br />
composición química más o menos definida, propiedades físicoquímicas<br />
relativamente constantes y estructura interna característica.<br />
Tomemos el ejemplo de la pirita, que es un mineral del grupo de los<br />
sulfuros de fórmula general FeS 2<br />
. Sus elementos constituyentes<br />
presentan un ordenamiento cristalino único (isométrico, diploidal<br />
2/m 3 ) que resulta característico de esa y solo de esa especie. Sin<br />
embargo, en la composición química pueden haber pequeñas<br />
modificaciones producidas por sustituciones de níquel o cobalto<br />
por el hierro, las cuales no influyen en el arreglo cristalino, pero sí<br />
en sus propiedades (por ejemplo, con el incremento de níquel<br />
disminuye ligeramente la dureza del mineral y éste adquiere una<br />
tonalidad tenuemente rosácea).<br />
Los minerales se forman por ordenamiento de elementos con<br />
disposiciones tridimensionales específicas y repetición de la molécula<br />
elemental a distancias específicas en direcciones específicas. Ello<br />
obedece a clases de simetría de los sistemas cristalinos, de tal<br />
manera que cada especie mineral presenta una estructura interna<br />
propia, la cual se puede manifestar o no en formas externas. El<br />
desarrollo de estas formas depende del ambiente de formación.<br />
En la figura 2.1 se representa el desarrollo de un cristal.<br />
Así, por ejemplo, el mineral pirita puede presentarse en la naturaleza<br />
con diversas formas externas; en algunos casos, cristales con<br />
formas de pentadodecaedros, de octaedros, de cubos o<br />
combinaciones de estas formas, y en cada caso con diferentes<br />
calidades de desarrollo de éstas (a veces en cristales bien formados<br />
y otras con aristas redondeadas o hasta totalmente anhedrales,<br />
sin caras planas). El desarrollo de las formas externas dependerá<br />
de las condiciones de formación en el yacimiento, tales como<br />
disponibilidad de espacio, velocidad de variación de la presión o<br />
la temperatura, entre otras. Pero absolutamente en todos los casos,<br />
todos los cristales de pirita que se formen tendrán siempre el mismo<br />
ordenamiento cristalino (isométrico, diploidal 2/m 3 ), de lo contrario<br />
ya no sería pirita y estaríamos hablando de una transformación de<br />
una especie en otra.<br />
CARACTERÍSTICAS CRISTALOGRÁFICAS Y<br />
ÓPTICAS <strong>DE</strong> LOS <strong>MINERALES</strong>. INDICATRICES<br />
ÓPTICAS<br />
Las características cristalográficas más generales de un mineral<br />
son los periodos con que se repite la partícula elemental o embrión<br />
del cristal y los ángulos entre las direcciones de repetición, lo cual<br />
define a los sistemas cristalinos (figura 2.2). Según dichas<br />
características podemos reconocer tres grupos de minerales:<br />
a) Minerales cuyas direcciones de repetición son ortogonales<br />
entre sí, y los periodos de igual magnitud (sistema cúbico).<br />
b) Minerales con periodos de repetición de igual magnitud<br />
c<br />
b<br />
g<br />
a<br />
b<br />
Molécula Retículo Cristal<br />
a<br />
Figura 2.1<br />
Desarrollo tridimensional de los minerales. Existiendo la disponibilidad química y las condiciones físicas apropiadas, los<br />
elementos se unen ordenadamente formando un arreglo cristalográfico característico. El desarrollo de las caras externas<br />
depende de las condiciones físicas particulares del yacimiento.
22<br />
Humberto Chirif<br />
Sistema<br />
Cúbico<br />
Características<br />
Clases de Simetría<br />
Hexaquisoctaédrica<br />
Giroídica<br />
Hexaquistetraédrica<br />
Diploédrica<br />
Tetratoídica<br />
Tetragonal<br />
Hexagonal<br />
Trigonal<br />
Bipiramidal tetragonal<br />
Trapezoédrica tetragonal<br />
Piramidal ditetragonal<br />
Escalenoédrica tetragonal<br />
Piramidal tetragonal<br />
Biesfenoídica tetragonal<br />
Bipiramidal dihexagonal<br />
Trapezoédrica hexagonal<br />
Piramidal dihexagonal<br />
Bipiramidal ditrigonal<br />
Bipiramidal hexagonal<br />
Piramidal hexagonal<br />
Bipiramidal trigonal<br />
Escalenoédrica hexagonal<br />
Trapezoédrica trigonal<br />
Piramidal ditrigonal<br />
Romboédrica<br />
Piramidal trigonal<br />
Rómbico<br />
Bipiramidal rómbica<br />
Biesfenoídica rómbica<br />
Piramidal rómbica<br />
Monoclínico<br />
Prismática<br />
Esfenoídica<br />
Domática<br />
Triclínico<br />
Pinacoidal<br />
Pedial<br />
Figura 2.2<br />
Características de los sistemas cristalinos.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
23<br />
en direcciones coplanares y un periodo diferente en otra<br />
dirección (sistemas tetragonal, hexagonal y trigonal).<br />
c) Minerales con periodos de repetición diferentes en cada<br />
dirección (sistemas rómbico, monoclínico y triclínico).<br />
Análogamente, los minerales presentan índices ópticos (de refracción<br />
o de reflexión, según sea el caso de minerales transparentes u<br />
opacos) en tres diferentes direcciones siempre ortogonales entre<br />
sí (conocidas como direcciones privilegiadas).<br />
El modelo que representa las características ópticas de un mineral<br />
(variación de la magnitud de los índices según la dirección) es<br />
conocido como «indicatriz óptica». Según las características ópticas<br />
y —por ende— la morfología de las indicatrices, se pueden<br />
reconocer tres grupos de minerales:<br />
a) Minerales que presentan el mismo valor de índice en<br />
cualquier dirección (isótropos). Su indicatriz será una<br />
esfera (igual radio en cualquier dirección).<br />
b) Minerales con índices de igual magnitud en direcciones<br />
coplanares y de magnitud diferente en la dirección ortogonal<br />
a dicho plano (anisótropos uniáxicos). La indicatriz será<br />
un elipsoide de revolución.<br />
c) Minerales con índices de diferentes magnitudes en cada<br />
una de tres direcciones ortogonales entre sí (anisótropos<br />
biáxicos). La indicatriz será un elipsoide triaxial.<br />
En la figura 2.3 se comparan las características cristalográficas con<br />
las ópticas y se muestran los tres tipos de indicatrices.<br />
En la figura 2.4 se explican las características de las indicatrices de<br />
minerales isótropos y anisótropos. Allí se puede observar que los<br />
minerales isótropos presentan un único valor de índice de refracción<br />
(n); por otro lado, los minerales anisótropos uniáxicos presentan<br />
dos valores (n ω<br />
y n ε<br />
, índice ordinario y extraordinario<br />
respectivamente), y los anisótropos biáxicos presentan tres valores<br />
(n α<br />
, n β<br />
y n γ<br />
).<br />
La indicatriz de minerales uniáxicos presenta una única sección<br />
circular, es decir, una sección en la cual los índices tienen la misma<br />
magnitud en cualquier dirección de ese plano (n ω<br />
), mientras que<br />
las indicatrices de minerales biáxicos presentan dos secciones<br />
circulares (n β<br />
). Los ejes perpendiculares a las secciones circulares<br />
se conocen como ejes ópticos. El ángulo que hacen los ejes ópticos<br />
de los minerales biáxicos se denomina ángulo 2V.<br />
Figura 2.3<br />
Comparación entre características cristalográficas y ópticas de los minerales.
24<br />
Humberto Chirif<br />
Figura 2.4<br />
Tipos de indicatrices y sus elementos.<br />
REDUCCIÓN <strong>DE</strong> TRES A DOS DIMENSIONES<br />
Si se hace un corte al cristal para preparar una sección delgada o<br />
pulida, estaremos reduciendo los aspectos morfológicos y ópticos<br />
de tres a dos dimensiones. Así, por ejemplo, si cortamos un cubo,<br />
obtendremos superficies triangulares, cuadrangulares,<br />
pentagonales o hexagonales, según la orientación del corte,<br />
pasando de esa manera de un volumen a una superficie. Igualmente,<br />
en una sección de un mineral, encontramos sólo dos de sus tres<br />
índices ópticos, los que están en direcciones ortogonales entre sí<br />
(direcciones privilegiadas del mineral en la sección) y corresponden<br />
a los radios principales de la elipse de intersección de la indicatriz<br />
con el plano de corte (ver figura 2.5).<br />
LUZ LINEALMENTE POLARIZADA TRANSMITIDA<br />
EN <strong>MINERALES</strong> TRANSPARENTES<br />
Con el microscopio de polarización de luz transmitida podemos<br />
estudiar la interferencia de luz linealmente polarizada en un<br />
determinado corte del mineral transparente (sección delgada) y<br />
en diferentes posiciones, esto último gracias a la platina giratoria<br />
del microscopio (ver figura 2.6).<br />
En minerales isótropos (sistema cúbico y<br />
mineraloides)<br />
Como sabemos, cualquier corte que se haga en un mineral isótropo<br />
(sistema cúbico o sustancias amorfas) permitirá obtener secciones<br />
con índices de refracción de la misma magnitud en cualquier<br />
dirección. En consecuencia, en los minerales isótropos, cualquiera<br />
sea la orientación del corte, tendremos siempre una sección circular,<br />
y cualquiera sea la posición sobre la platina, el rayo de luz<br />
linealmente polarizada atravesará al mineral sin variar su dirección<br />
de vibración y, en consecuencia, llegará al analizador con una<br />
dirección de vibración perpendicular a la dirección privilegiada de<br />
éste y no lo podrá cruzar. Los minerales isótropos entre nícoles<br />
cruzados se verán permanentemente en extinción (ver figura 2.7).<br />
En minerales anisótropos<br />
En los minerales anisótropos, en el caso de cortes basales, se<br />
obtendrán secciones circulares en las cuales el comportamiento<br />
de la luz linealmente polarizada es semejante al caso de minerales<br />
isótropos, y para cualquier otro corte se tendrán secciones con<br />
dos índices de diferentes magnitudes dispuestos en direcciones
Microscopía Óptica de Minerales<br />
25<br />
Figura 2.5<br />
Orientación del corte, forma de los cristales y valores de índices en la sección. A la izquierda se muestra la forma<br />
tridimensional de un cristal, donde X, Y y Z indican las direcciones en que se encuentran los índices a, b y g, respectivamente.<br />
Si se hace un corte según el plano A, se obtendrá una sección con índices b y g; si se hace un corte<br />
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<br />
índice a y otro índice intermedio entre b y g, al que se denomina g‘. Obsérvese que los índices siempre están incluidos<br />
en direcciones perpendiculares entre sí.<br />
Figura 2.6. Orientación del corte y posición sobre la platina.<br />
A. Cristal de piroxeno atravesado por tres rayos de diferentes trayectorias. El rayo 1 encontrará los índices de refracción α y γ, el rayo 2<br />
encontrará los índices β y γ y el rayo 3 a los índices α y β.<br />
B. Cristal de piroxeno y superficie de corte de una sección delgada.<br />
C. Los rayos de luz linealmente polarizada del microscopio que atraviesan a la sección delgada cortada como se muestra en B encontrarán<br />
a los índices de refracción α y γ‘. Si la sección delgada está orientada sobre la platina de tal manera que la dirección de uno de los índices<br />
de refracción coincide con la dirección de vibración del rayo incidente, entonces la luz pasará por el mineral sin que cambie su dirección<br />
de vibración. Esta situación se repite si giramos la platina 90º.
26<br />
Humberto Chirif<br />
Analizador<br />
Polarizador<br />
Figura 2.7<br />
Comportamiento de un mineral isótropo en luz transmitida y nícoles cruzados.<br />
perpendiculares entre sí (direcciones privilegiadas del mineral).<br />
En el segundo caso, cuando la dirección de vibración del rayo<br />
linealmente polarizado incidente coincide con una de las direcciones<br />
privilegiadas del mineral, el rayo atravesará al mineral sin variar<br />
su dirección de vibración y, en consecuencia, entre nícoles<br />
cruzados, veremos el mineral en extinción (ver figura 2.8,<br />
izquierda). Si giramos la platina a cualquier lado en un ángulo<br />
diferente a 90°, el rayo linealmente polarizado incidente se<br />
descompondrá en dos rayos que vibran en cada una de las<br />
direcciones privilegiadas del mineral con diferentes velocidades y<br />
longitudes de onda. Al llegar a la superficie superior de la sección,<br />
los rayos estarán desfasados y al abandonar el mineral interferirán<br />
y se propagarán con igual velocidad y longitud de onda (la<br />
correspondiente al medio —aire o aceite—), pero cada uno seguirá<br />
vibrando en la dirección del índice respectivo (ver figura 2.8,<br />
derecha). Al llegar al analizador, de ambas componentes habrá<br />
una resultante con dirección de vibración coincidente con la del<br />
analizador, la cual la podrá atravesar y hará posible que se vea al<br />
mineral anisótropo entre nícoles cruzados (colores de interferencia).<br />
Concluimos, entonces, que de un mismo mineral se pueden obtener<br />
secciones con diferentes características según el corte, tal como<br />
ocurre en una roca en cuya sección se verán diversos cristales<br />
de una misma especie; los cristales de corte circular los veremos<br />
permanentemente en extinción, los de corte vertical mostrarán la<br />
máxima anisotropía, mientras que los de cortes intermedios<br />
mostrarán anisotropías intermedias (ver figura 2.9).<br />
LUZ LINEALMENTE POLARIZADA REFLEJADA<br />
EN <strong>MINERALES</strong> OPACOS<br />
Análogamente a lo visto con los índices de refracción en minerales<br />
transparentes, los rayos de luz linealmente polarizados se reflejan<br />
en superficies pulidas de minerales opacos isótropos sin que varíe<br />
la dirección de vibración, en consecuencia, se verán entre nícoles<br />
cruzados permanentemente en extinción.<br />
En superficies pulidas de minerales opacos anisótropos, los rayos<br />
de luz linealmente polarizados se reflejan variando la dirección de<br />
vibración, en consecuencia, se podrán ver entre nícoles cruzados<br />
(ver figura 2.10).<br />
PROPIEDA<strong>DE</strong>S QUE SE ESTUDIAN CON EL<br />
MICROSCOPIO <strong>DE</strong> POLARIZACIÓN<br />
El estudio de minerales con el microscopio de polarización es una<br />
especialidad notoriamente diferente al estudio macroscópico.<br />
Algunas propiedades macroscópicas de minerales son diferentes<br />
bajo el microscopio de polarización, como el color, mientras que<br />
otras, como el relieve, pueden ser determinadas exclusivamente<br />
con dicho equipo.<br />
En la tabla 2.1 se indican las propiedades que se estudian con<br />
ayuda del microscopio, tanto con luz transmitida como con reflejada.<br />
En las tablas 2.2 y 2.3 están consignados los principales minerales<br />
transparentes y opacos agrupados por clases o subclases.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
27<br />
Vci λci<br />
Analizador<br />
Analizador<br />
Polarizador<br />
V 1 λ 1<br />
Polarizador<br />
Figura 2.8<br />
Comportamiento de mineral anisótropo en luz transmitida y nícoles cruzados.<br />
ROCA<br />
PLANO <strong>DE</strong> CORTE<br />
SECCIÓN<strong>DE</strong>LGADA<br />
Sección Delgada<br />
Figura 2.9<br />
Sección delgada de una roca mostrando granos con diferentes cortes.
28<br />
Humberto Chirif<br />
Analizador<br />
Analizador<br />
Polarizador<br />
Polarizador<br />
Mineral isótropo<br />
Mineral anisótropo<br />
Figura 2.10<br />
Luz linealmente polarizada reflejada sobre una sección de un mineral opaco. Esta luz se refleja en el espejo semireflector e<br />
incide en la superficie de la sección pulida. Si se trata de un mineral isótropo (izquierda), la luz se reflejará sin cambiar su<br />
dirección de vibración y al llegar al analizador no habrá componente en la dirección privilegiada de éste, por ello, no podrá pasar.<br />
Si se trata de un mineral anisótropo (derecha), la luz se reflejará cambiando su dirección de vibración y al llegar al analizador<br />
habrá un componente en la dirección privilegiada de éste, por ello, pasará luz.<br />
Tabla 2.1<br />
Propiedades mineralógicas que se estudian con el microscopio de polarización<br />
Luz Ortoscópica<br />
Tipo de Iluminación<br />
Nícoles paralelos<br />
Tipo de<br />
Propiedades<br />
Ópticas<br />
Estructurales<br />
Luz Transmitida<br />
Color<br />
Pleocroísmo<br />
Relieve<br />
Tamaño<br />
Morfología<br />
Clivaje<br />
Nícoles cruzados Ópticas Anisotropía<br />
Color de<br />
Interferencia<br />
Birrefringencia<br />
Extinción<br />
Elongación<br />
Estructurales Maclas<br />
Zonamiento<br />
Luz Conoscópica Nícoles cruzados Ópticas Carácter óptico<br />
Signo óptico<br />
Ángulo 2V<br />
(*) El carácter y el signo óptico con luz reflejada no se observa fácilmente.<br />
Luz Reflejada<br />
Color Pleocroísmo<br />
Reflectancia<br />
Birreflectancia<br />
Dureza relativa<br />
Tamaño<br />
Morfología<br />
Clivaje<br />
Anisotropía<br />
Reflexiones<br />
Internas<br />
Maclas<br />
Zonamiento<br />
(Carácter óptico)*<br />
(Signo óptico)*
Microscopía Óptica de Minerales<br />
29<br />
Tabla 2.2<br />
Principales minerales transparentes ordenados por clase, subclase, grupo y especie<br />
Sub Grupo Especie Sub Grupo Especie Clase Sub Especie<br />
clase<br />
clase<br />
Clase<br />
NSILs<br />
Olivino FSILs ARCs Caolinita HLs<br />
Halita<br />
Andalucita Dickita Silvita<br />
Cianita Illita Cerargirita<br />
Silimanita Esmectita Bromargirita<br />
Topacio Montmorillonita Fluorita<br />
Circón<br />
Pirofilita<br />
Atacamita<br />
Titanita<br />
Talco<br />
OXs<br />
Corindón<br />
Dumortierita MCs Muscovita Periclasa<br />
GRANATE Paragonita Rutilo<br />
SSILs<br />
Vesubiana Glauconita Anatasa<br />
Epídota Flogopita Espinela<br />
CSILs<br />
Turmalina Biotita Perovskita<br />
Berilo Margarita Brookita<br />
Cordierita<br />
Lepidolita<br />
Casiterita<br />
ISILs PXs Omfacita SPTs Antigorita HOXs<br />
Brucita<br />
Egirina-augita<br />
Crisotilo<br />
Gibbsita<br />
Jadeita CLOs Clorita Diaspora<br />
Egirina<br />
Apofilita<br />
Goethita<br />
Diópsido<br />
TSILs Sílice Cuarzo<br />
Lepidocrocita<br />
Hedenbergita Tridimita CBT<br />
Calcita<br />
Augita Cristobalita Rodocrosita<br />
Pigeonita Coesita Siderita<br />
Clinoenstatita Estishovita Smithsonita<br />
Clinoferrosilita<br />
Ópalo<br />
Magnesita<br />
Ortoenstatita FPs Ortosa Aragonito<br />
Hiperstena Hialofana Estroncianita<br />
Ortoferrosilita Celsiana Cerusita<br />
Espodumena Sanidina Witherita<br />
Rodonita Microclina Dolomita<br />
Wollastonita<br />
Anortoclasa<br />
Anquerita<br />
ANFs Antofilita PGs Albita SFTs<br />
Baritina<br />
Cummingtonita Oligoclasa Celestita<br />
Tremolita Andesina Anglesita<br />
Actinolita Labradorita Anhidrita<br />
Hornblenda Bytownita Yeso<br />
Riebeckita<br />
Anortita<br />
Calcantita<br />
Glaucofana FDs Nefelina Melanterita<br />
Abreviaturas:<br />
Leucita<br />
Epsomita<br />
NSILs = Nesosilicatos<br />
Sodalita<br />
Goslarita<br />
ARCs = Arcillas<br />
Noseana<br />
Jarosita<br />
HLs = Haluros<br />
Haüyna<br />
Alunita<br />
SSILs = Sorosilicatos<br />
Analcita<br />
FFTs<br />
Xenotimo<br />
MCs = Micas<br />
Cancrinita<br />
Monacita<br />
OXs = Óxidos<br />
Escapolita<br />
Vivianita<br />
CSILs = Ciclosilicatos<br />
ZEOs Natrolita<br />
Apatito<br />
SPTs = Serpentinas<br />
Thomsonita<br />
Piromorfita<br />
HOXs = Hidróxidos<br />
Phillipsita<br />
Vanadinita<br />
ISILs = Inosilicatos<br />
Chabasita<br />
Lazulita<br />
CLOs = Cloritas<br />
Laumontita<br />
Turqueza<br />
CBTs = Carbonatos TSILs = Tectosilicatos<br />
FSILs = Filosilicatos PGs = Plagioclasas FDs = Feldespatoides<br />
FPs = Feldespatos FFs = Fosfatos ANFs = Anfíboles<br />
SFTs = Sulfatos PXs = Piroxenos ZEOs = Zeolitas
30<br />
Humberto Chirif<br />
Tabla 2.3<br />
Principales minerales opacos ordenados por clase, grupo y especie<br />
Clase Grupo Especie Abrev. Clase<br />
Grupo Especie Abrev.<br />
ENs<br />
SULs<br />
Oro Au PGRs Pearcita prc<br />
Plata Ag Polibasita plb<br />
Cobre Cu PRJs Proustita pro<br />
Arsénico As Pirargirita pgt<br />
Antimonio Sb CGRs Tetraedrita tet<br />
Bismuto Bi SFSs<br />
Tennantita ten<br />
Grafito gf SFSsPb Bournonita bnn<br />
Argentita arg Boulangerita blg<br />
Calcosita cc Jamesonita jm<br />
Digenita dg Enargira en<br />
Bornita bn Luzonita luz<br />
Calcopirita cp Cuprita cup<br />
Galena gn Tenorita tn<br />
Escalerita ef Magnetita mt<br />
Pirrotita po Hematina hm<br />
Pentlandita pnt OXs<br />
Ilmenita il<br />
Covelita cv Rutilo rt<br />
Rejalgar rj Pirolusita prl<br />
Oropimente orp Casiterita cst<br />
Estibnita stb Cromita crm<br />
Bismutinita bmt WFTs Wolframita Wfm<br />
Pirita<br />
py<br />
Bravoita bv<br />
Marcasita mc<br />
Arsenopirita apy<br />
Molibdenita mb<br />
Abreviaturas:<br />
ENs = Elementos nativos<br />
PGRs = Platas grises<br />
SULs = Sufuros<br />
PRJs = Platas rojas<br />
SFSs = Sulfosales<br />
CGRs = Cobres grises<br />
OXs = Óxidos<br />
SFSsPb= Sulfosales de plomo<br />
WFTs = Wolframatos.
Boletín N° 1, Serie J - INGEMMET<br />
Dirección de Recursos Minerales y Energéticos<br />
CAPÍTULO III<br />
ESTUDIO CON ILUMINACIÓN ORTOSCÓPICA TRANSMITIDA<br />
ESTUDIO CON NÍCOLES PARALELOS<br />
Las propiedades que se estudian con luz ortoscópica transmitida y<br />
nícoles paralelos son el color, el pleocroísmo, el relieve, el tamaño,<br />
la morfología y el clivaje, tal como se vio en el capítulo 2.<br />
Color<br />
El color de un mineral en lámina delgada no presenta tantas<br />
variaciones como se verían macroscópicamente; esto se debe a<br />
que con un espesor de 30 µm el efecto de las impurezas es mínimo<br />
(por ejemplo, tanto el cuarzo rosado como el blanco o el gris los<br />
veremos incoloros en sección delgada).<br />
La descripción del color la hacemos tomando en cuenta el color<br />
principal, la intensidad y la tonalidad (por ejemplo, amarillo claro<br />
verdoso). Es preferible evitar las comparaciones. A continuación<br />
citamos algunos ejemplos de colores de minerales en sección<br />
delgada:<br />
Incoloro: Cuarzo, feldespato, circón, apatito, cloritoide, espinela,<br />
fluorita, calcita, dolomita, anhidrita, baritina, muscovita.<br />
Rojizo:<br />
Almandina, piropo, espesartina, circón, rutilo, esfena,<br />
biotita, hiperstena, hornblenda.<br />
Verdoso: Clorita, augita, diopsido, olivino, pumpelita, esfena, biotita,<br />
epídota, glaucofana, hornblenda, hiperstena.<br />
Pleocroísmo<br />
Es la capacidad de algunos minerales de mostrar diferentes colores<br />
(o intensidad o tonalidad) cuando la luz es transmitida en direcciones<br />
diferentes. Como se vio en el capítulo inicial (punto 1.8), el grado<br />
de absorción depende del espesor de la muestra, en consecuencia,<br />
hay que resaltar que el pleocroísmo observado en secciones<br />
delgadas de 30 mm de espesor será radicalmente diferente al<br />
observado en muestras gruesas. En función a la magnitud del<br />
cambio podemos calificar al pleocroísmo como fuerte (por ejemplo,<br />
biotita, glaucofana), moderado (clorita, hornblenda) o débil<br />
(cordierita, sillimanita).<br />
Determinación del índice de refracción<br />
Los principales métodos para la estimación o determinación del<br />
índice de refracción de un mineral son la observación del relieve,<br />
la línea brillante y la iluminación oblicua, y el empleo del<br />
refractómetro. Los tres primeros se basan en la comparación del<br />
índice del mineral a estudiar con el del medio en el que éste se<br />
encuentra inmerso, que puede ser otro mineral, bálsamo de Canadá<br />
o aceite (ver figura 3.1).<br />
El relieve (en realidad, la sensación óptica de relieve) es una<br />
propiedad de los minerales transparentes que hace ver más altos<br />
a los granos de minerales de índice de refracción mayor que el de<br />
los vecinos, mientras que los granos con índice menor, se ven<br />
como depresiones. A mayor diferencia entre los índices, mayor<br />
será la sensación óptica de relieve. Tomando como material de<br />
referencia al bálsamo de Canadá (n = 1,55) diremos que tienen<br />
relieve negativo los minerales de índice menor a éste, y relieve<br />
positivo los minerales de índice mayor (ver figura 3.1).<br />
La linea brillante o linea de Becke es aquella que se forma al<br />
desenfocar el mineral, aumentando ligeramente la distancia entre<br />
el objetivo y el objeto. Cuando la diferencia entre el índice de<br />
refracción del mineral a estudiar y del medio en que este se encuentra<br />
inmerso es marcada, se forma una línea brillante nítida que se<br />
dirige claramente al medio de mayor índice. Por el contrario, si la<br />
diferencia es mínima, se formará una línea tenue y será necesario<br />
aumentar el contraste (bajar intensidad de la luz y cerrar diafragma<br />
de apertura) y enfocar y desenfocar varias veces para poder<br />
apreciarla. El fundamento de la formación de esta línea lo podemos<br />
ver en la figura 3.2.<br />
El método de la sombra o iluminación oblicua consiste en interrumpir<br />
con un obstáculo opaco un lado del haz de luz del microscopio<br />
entre la fuente luminosa y el conjunto subplatina, acercándolo<br />
lentamente hacia el centro, para luego observar cómo se<br />
ensombrece el grano mineral a estudiar. Si éste tiene índice de<br />
refracción similar al medio en el que se encuentra inmerso, entonces<br />
se ensombrecerá homogéneamente; pero si su índice es mayor,<br />
aparecerá una sombra por el mismo lado por donde se introduce<br />
el obstáculo opaco (ver figura 3.1).<br />
Estos tres primeros métodos pueden ser aplicados tanto en<br />
secciones delgadas convencionales como en preparados<br />
especiales de granos sueltos inmersos en aceite de índice de<br />
refracción conocido. Este segundo tipo de muestra permite una<br />
determinación más precisa. En la figura 3.3 se dan indicaciones<br />
para su preparación.
32<br />
Humberto Chirif<br />
Figura 3.1<br />
Métodos para la estimación del índice de refracción relieve (arriba), línea de Becke (centro) y método de la<br />
sombra (abajo).
Microscopía Óptica de Minerales<br />
33<br />
Figura 3.2<br />
Formación de la línea de Becke. Al aumentar la distancia entre el objetivo y el objeto, se observa que se desenfoca el borde<br />
y aparece una línea brillante que se dirige hacia el material de mayor índice de refracción.
34<br />
Humberto Chirif<br />
Malla 100<br />
Malla 170<br />
Figura 3.3<br />
Determinación del índice de refracción por comparación con aceites de inmersión. (A) Tomar algunos pequeños fragmentos<br />
del mineral problema y tratarlo con el mortero de percusión. (B) Colocar el material pulverizado en una luna de reloj y controlar<br />
su pureza con ayuda de un estereoscopio. (C) Tamizar el material y trabajar con la fracción granulométrica -100+170 M. En<br />
cada paso se debe desechar la primera porción de muestra tratada y tener especial cuidado con la contaminación. (D)<br />
Preparación de la muestra: espolvorear con una espátula unos cuantos granos sobre un portaobjeto limpio y seco; colocar<br />
una gota del aceite de inmersión elegido en la superficie inferior de un trozo de cubreobjeto sin tocar la muestra ni el vidrio con<br />
la bagueta; tapar y presionar ligeramente para expulsar las burbujas. (E) Determinar el índice o el rango de los índices del<br />
mineral problema haciendo comparaciones con diferentes aceites.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
35<br />
Ocular OCULAR<br />
GEMA Gema<br />
n<br />
ACEITE Aceite<br />
PANTALLA<br />
GRADUADA Pantalla<br />
Graduada<br />
N<br />
HEMISFERIO<br />
Hemisferio<br />
de <strong>DE</strong>Vidrio<br />
VIDRIO<br />
1<br />
2 3 4<br />
Para rayo rayo 2: 2:<br />
N VIDRIO Sen 90º 1<br />
= =<br />
Sen ic Sen ic<br />
N GEMA<br />
Entonces: N GEMA = N VIDRIO Sen ic<br />
1,80<br />
1,70<br />
1,60<br />
1,50<br />
1,40<br />
1,30<br />
N ACEITE<br />
N GEMA<br />
= 1,55<br />
Figura 3.4<br />
Refractómetro de Pulfrich. Por la ventana frontal ingresan rayos luminosos con diferentes ángulos; sólo nos<br />
interesan los que inciden en el centro del hemisferio de vidrio, o lo que es lo mismo, en el centro de la ventana<br />
superior. En dicha ventana se coloca una gota de aceite de índice conocido (1,81), y sobre ésta una cara plana y<br />
limpia del cristal; el aceite permite expulsar el aire y conseguir un buen contacto entre el refractómetro y la gema.<br />
Los rayos que inciden en la interfase vidrio-gema con ángulo inferior al crítico (como el rayo 1) cruzan la gema y<br />
se pierden. Los rayos que inciden con ángulo superior al crítico se reflejan e iluminan la pantalla graduada. El límite<br />
de la zona iluminada en la pantalla indica el índice de refracción de la gema. El aceite es muy tóxico y corrosivo.<br />
Después de usar el refractómetro, la ventana superior y la gema deben ser cuidadosamente limpiadas con alcohol.<br />
Los refractómetros son instrumentos para medir el índice de<br />
refracción tanto de materiales sólidos como líquidos. Existen<br />
diferentes tipos; uno de los más usados, principalmente en el estudio<br />
de gemas, es el de Pulfrich. Este instrumento consiste en un<br />
hemisferio de vidrio de índice de refracción alto y conocido,<br />
engastado en una armadura de metal con tres ventanas (una por<br />
donde ingresan los rayos luminosos, otra donde se coloca una<br />
cara plana de la muestra y la tercera que es el ocular). En la<br />
muestra se reflejan los rayos que incidan con ángulo superior al<br />
ángulo crítico e iluminan una pantalla graduada donde se indican<br />
los valores de índices de refracción. Por el ocular se observa la<br />
pantalla graduada y se hace la lectura del índice de refracción de<br />
la muestra (ver figura 3.4).<br />
Tamaño<br />
Para la medición del tamaño de los cristales, se requiere previamente<br />
saber la medida de las unidades marcadas en el ocular. Para ello,<br />
comparamos las unidades del ocular con las de un objeto<br />
micrométrico para cada objetivo. Conociendo el valor de las<br />
unidades del ocular se puede medir el tamaño de los minerales<br />
(ver figura 3.5). Para determinar el espesor de los granos, se<br />
requiere previamente conocer la magnitud del desplazamiento<br />
vertical de la platina al girar una unidad el tornillo de enfoque<br />
(aproximadamente 2 µm). Luego, bastará pasar de la posición de<br />
enfoque de la superficie superior a la de enfoque de la superficie<br />
inferior del grano, observando la cantidad de unidades del tornillo<br />
giradas.
36<br />
Humberto Chirif<br />
Figura 3.5<br />
Medición del tamaño de grano. Estimar el largo y ancho del cristal del dibujo inferior. Hacer una tabla de los diámetros<br />
de los campos visuales para cada uno de los objetivos.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
37<br />
Forma<br />
Según el desarrollo de sus formas externas, los cristales pueden<br />
ser euhedrales, subhedrales o anhedrales. Son euhedrales o<br />
idiomorfos si presentan totalmente formas externas geométricas<br />
definidas; son subhedrales o hipidiomorfos si presentan sólo<br />
parcialmente dichas formas, y son anhedrales o xenomorfos si no<br />
las presentan. La forma de los cristales depende en gran medida<br />
de las condiciones del medio en que éstos se han desarrollado, y<br />
por lo tanto, no es una característica distintiva del mineral. Por el<br />
desarrollo preferencial de una, dos o tres dimensiones, los cristales<br />
pueden ser aciculares, listonados, laminares, tabulares, columnares<br />
o isométricos (ver figura 3.6). La forma de presentarse (hábito)<br />
que tienen los minerales depende del mineral mismo y de las<br />
condiciones del medio.<br />
Las formas que observamos en las secciones delgadas son<br />
reducciones bidimensionales de realidades de tres dimensiones.<br />
La observación de diferentes granos de un mismo mineral permite<br />
interpretar la forma tridimensional del mismo. En la figura 3.7 se<br />
muestran formas bidimensionales propias de los diferentes sistemas<br />
cristalinos.<br />
Figura 3.6<br />
Arriba. Forma de los cristales según el desarrollo de las caras. Abajo. Forma según<br />
el número de dimensiones preferentemente desarrolladas. (Fuente desconocida).<br />
Figura 3.7 Formas bidimensionales propias de los diferentes sistemas cristalinos (tomado de CHUDOBA, 1932).
38<br />
Humberto Chirif<br />
Clivaje<br />
La calidad del clivaje la podemos calificar como perfecta, buena,<br />
mediana, mala, imperfecta o ausente. Para el estudio de esta<br />
propiedad se debe indicar tanto la calidad como las direcciones;<br />
para ello es conveniente buscar cortes perpendiculares al plano<br />
de clivaje, esto es, cortes con trazas de clivaje nítidas y finas (ver<br />
figura 3.8).<br />
ESTUDIO CON NÍCOLES CRUZADOS<br />
Al usar el microscopio con el analizador insertado (nícoles cruzados)<br />
podemos identificar las direcciones de los índices de refracción del<br />
mineral en la sección delgada, también, podemos identificar el<br />
índice mayor y menor y determinar la diferencia entre ellos. Estas<br />
determinaciones las hacemos a través del estudio de las<br />
propiedades extinción, los colores de interferencia, la birrefringencia<br />
y la elongación. Finalmente, la información cristalográfica y óptica<br />
la reunimos en un gráfico al que llamamos diagrama de orientación.<br />
En este punto veremos en qué consiste cada una de las propiedades<br />
mencionadas.<br />
Anisotropía<br />
La anisotropía se refiere a la capacidad de ciertos minerales de<br />
dejar pasar luz entre nícoles cruzados. Los minerales que poseen<br />
esta propiedad son los minerales anisótropos en cortes diferentes<br />
al circular. Los minerales anisótropos con corte circular no dejan<br />
pasar luz entre nícoles cruzados y su anisotropía se comprueba<br />
con luz conoscópica (ver capítulo 4).<br />
Extinción<br />
Como se vio en el capítulo anterior, cuando las direcciones<br />
privilegiadas del mineral y del microscopio coinciden, la dirección<br />
de vibración del rayo de luz linealmente polarizada, que incide en<br />
el mineral, no cambia al atravesarlo y en consecuencia no pasa<br />
luz a través del analizador (ver figura 2.6). Decimos, entonces,<br />
que el mineral se encuentra en su posición de extinción, la cual se<br />
repite cada 90°.<br />
Si tenemos cristales subhedrales o euhedrales, podremos relacionar<br />
las direcciones de los índices de refracción con las formas externas<br />
del cristal. Si el ángulo entre la dirección de uno de los índices y la<br />
dirección de uno de los ejes cristalográficos es cero, diremos que<br />
el mineral presenta extinción paralela; si es diferente a cero, diremos<br />
que se trata de extinción oblicua. Si las direcciones privilegiadas<br />
coinciden con las trazas de planos de simetría en ese corte, diremos<br />
que el mineral presenta extinción simétrica. Si el grano estudiado<br />
es anhedral y no presenta clivaje o algún otro rasgo estructural<br />
que nos sirva de referencia para indicar las direcciones de los<br />
índices de refracción, entonces, no se podrá calificar la propiedad<br />
extinción. En la figura 3.9 se presentan los diferentes tipos de<br />
PLANO <strong>DE</strong><br />
CLIVAJE<br />
SECCIÓN<br />
OBLICUA<br />
TRAZAS<br />
GRUESAS<br />
Y DIFUSAS<br />
SECCION<br />
PERPEN-<br />
DICULAR<br />
TRAZAS<br />
FINAS Y<br />
NÍTIDAS<br />
CLIVAJE<br />
PERFECTO<br />
CLIVAJE<br />
BUENO<br />
CLIVAJE<br />
MEDIANO<br />
CLIVAJE<br />
MALO<br />
CLIVAJE<br />
IMPERFECTO<br />
trazas<br />
contínuas<br />
trazas<br />
discontínuas<br />
largas<br />
trazas<br />
discontínuas<br />
largas<br />
trazas<br />
discontínuas<br />
cortas<br />
trazas<br />
irregulares<br />
TRAZAS ATRAVIESAN AL CRISTAL<br />
TRAZAS NO ATRAVIESAN AL CRISTAL<br />
Figura 3.8<br />
Arriba. Nitidez de las trazas de clivaje. Abajo. Tipos de clivaje.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
39<br />
Extinción<br />
paralela o<br />
recta<br />
Extinción<br />
oblicua<br />
Extinciòn<br />
simétrica<br />
Extinción<br />
oblicua<br />
respecto<br />
al clivaje<br />
No se puede<br />
calificar la<br />
extinción<br />
Figura 3.9<br />
Tipos de extinción. Arriba. Representación de cristales en posición de extinción, tal como se observan en el microscopio.<br />
Abajo. Representación de las relaciones entre la forma del cristal y las direcciones de los índices de refracción.<br />
extinción, y en la 3.10, los tipos de extinción de cristales de diferentes<br />
sistemas en diferentes cortes.<br />
Un tipo especial de extinción es la llamada «ondulante», en la cual<br />
la superficie del grano no se oscurece homogéneamente, sino por<br />
zonas que cambian conforme se gira la platina, dando así la<br />
impresión de una onda en movimiento. Este tipo de extinción se<br />
debe a deformaciones estructurales del grano, lo cual es muy<br />
frecuente en el cuarzo de origen metamórfico.<br />
La propiedad extinción es una característica diagnóstica de muchos<br />
minerales, incluso, en algunos casos (plagioclasas, anfíboles,<br />
piroxenos), el ángulo de extinción permite identificar la composición<br />
en series isomórficas.<br />
Color de interferencia<br />
Es el color formado por la interferencia de los rayos desfasados al<br />
abandonar un medio anisótropo (ver figura 2.8). El color de<br />
interferencia depende de la magnitud del desfase y ello depende a<br />
su vez de la birrefringencia del mineral y del espesor de la lámina.<br />
En un determinado lapso el rayo que vibra en la dirección del<br />
índice mayor (rayo lento) habrá recorrido el espesor de la lámina.<br />
Esto es:<br />
t = d/Vl<br />
En ese mismo lapso, el rayo que vibra en la dirección del índice<br />
menor (rayo rápido) habrá recorrido el espesor de la lámina más<br />
el desfase ∆ fuera del mineral. Esto es:<br />
t = d/Vr + ∆/V<br />
donde t es el lapso, d es el espesor de la muestra, Vl es la velocidad<br />
del rayo lento, Vr es la velocidad del rayo rápido, D es el desfase<br />
y V es la velocidad de la luz en el aire. Igualando ambas ecuaciones<br />
tenemos:<br />
d/Vl = d/Vr + ∆/V<br />
∆ = d(V/Vl - V/Vr) = d(nl - nr) = d ρ<br />
donde nl y nr son los índices de refracción mayor y menor,<br />
respectivamente, y ρ es la birrefringencia (diferencia de índices).<br />
Entonces el desfase es igual al espesor del mineral por la<br />
birrefringencia.<br />
Según el desfase sea menor a una, dos o más longitudes de onda,<br />
los colores de interferencia se clasifican en colores de primer,<br />
segundo o mayor orden.<br />
El color de interferencia de un mineral varía según el corte, el<br />
espesor de la sección y la posición sobre la platina (ver figuras<br />
3.11, 3.12 y 3.13), por ello es necesario estandarizar dichos<br />
parámetros. El espesor de una sección delgada debe ser 30 µm y<br />
la posición sobre la platina debe ser de 45° a partir de la extinción<br />
(posición de máxima anisotropía). El corte normalmente no lo<br />
podemos estandarizar, por ello buscamos el grano en el que se<br />
observe el máximo color de interferencia en la posición de máxima<br />
anisotropía.<br />
El color de interferencia es una característica diagnóstica muy
40<br />
Humberto Chirif<br />
Figura 3.10<br />
Tipo de extinción según sistema cristalográfico y orientación del corte (fuente desconocida).<br />
importante; permite, además, conocer la birrefringencia y calcular<br />
el espesor de la muestra.<br />
En algunos minerales fuertemente coloreados, como la biotita pardo<br />
oscura, el color del mineral puede enmascarar al color de<br />
interferencia.<br />
Si el grano no presenta espesor constante (durante la preparación<br />
de la sección delgada frecuentemente los minerales se desgastan<br />
más en los contactos o en los planos de clivaje que en las zonas<br />
centrales), entonces podremos observar diferentes colores de<br />
interferencia a modo de «curvas de nivel» que indican los<br />
espesores.<br />
Birrefringencia. La tabla de Michel-Lévy<br />
La birrefringencia es la diferencia entre el índice de refracción<br />
mayor y menor de un mineral. Si nos referimos al cristal en tres<br />
dimensiones, la birrefringencia será |nθ-nε| en el caso de<br />
minerales uniáxicos, y (nγ-nα), en el caso de los biáxicos. Si nos<br />
referimos a la superficie de corte, la birrefringencia será igual a la<br />
diferencia entre los índices existentes en ese corte.<br />
La tabla de Michel-Lévy (ver figura 3.14) relaciona el color de<br />
interferencia en términos del desfase o retardo (∆) expresado en<br />
nanómetros; la birrefringencia (ρ) y el espesor (d) de la lámina<br />
delgada expresado en micras:<br />
∆ = 1000 ρ d<br />
(nm) (µm)<br />
El valor 1000 es la corrección por el empleo de dos unidades de<br />
longitud diferentes (nanómetros y micras). Esta ecuación<br />
corresponde a una recta que pasa por el origen de coordenadas<br />
de un sistema XY, donde X representa a los valores del retardo ∆,<br />
Y a los valores del espesor d, y la pendiente vendría a ser<br />
1/1000ρ. Tenemos, entonces, en el diagrama ∆ vs. d, una serie<br />
de rectas que pasan por el origen de coordenadas y cada recta<br />
corresponde a un determinado valor de ρ, es decir, a un conjunto<br />
de minerales.<br />
La recta de un determinado valor de ρ permite ver la retardación<br />
de los colores de interferencia para diferentes valores de espesor<br />
d de la lámina. Así por ejemplo, un mineral de birrefringencia 0,021<br />
en una lámina de 30 µm de espesor producirá una retardación de<br />
630 nm. Tal mineral en su posición de máxima anisotropía se verá<br />
azul de 2. o orden.<br />
En la parte inferior de la figura 3.14 se explican los dos principales<br />
usos de la tabla de Michel-Lévy: uno de ellos es calcular el espesor<br />
de la lámina a partir del color de interferencia observado en un<br />
mineral de r conocido, y el otro uso es el de calcular la birrefringencia<br />
de un mineral en lámina de 30µm a partir del color de interferencia<br />
observado.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
41<br />
Figura 3.11<br />
Relación entre el color de interferencia y orientación del corte del mineral.
42<br />
Humberto Chirif<br />
Figura 3.12<br />
Relación entre el color de interferencia y el espesor de la sección.<br />
Figura 3.13<br />
Relación entre color de interferencia y posición de la muestra sobre la platina.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
43<br />
Figura 3.14<br />
Carta de colores de interferencia de Michel-Lévy. En la parte superior se explica la posición en que deben observarse los<br />
colores de interferencia (posición 45º). Algunas aplicaciones en la parte inferior: Determinando el color de interferencia de un<br />
mineral conocido (r conocido), se puede saber el espesor de la sección delgada. Conociendo el espesor de la sección y<br />
observando el máximo color de interferencia de cualquier mineral, se puede determinar su birrefringencia.
44<br />
Humberto Chirif<br />
La primera aplicación mencionada se utiliza para la preparación<br />
de láminas delgadas. El preparador controla el espesor de la<br />
lámina en preparación con el color de interferencia del cuarzo (ρ=<br />
0.009): si se ve amarillo, la lámina debe tener alrededor de 40 µm,<br />
y al alcanzar el espesor óptimo de 30µm, el cuarzo se verá gris<br />
blanquecino.<br />
La segunda aplicación mencionada se usa en la identificación de<br />
minerales. Por ejemplo, si en una lámina de 30 µm de espesor<br />
vemos que un mineral presenta en su posición de máxima<br />
anisotropía color de interferencia rojo de primer orden (480 nm),<br />
su birrefringencia será 0.016. Hay que señalar que no es<br />
conveniente pretender ser muy precisos en la estimación del retardo<br />
del color de interferencia y del espesor, sino más bien estimar<br />
rangos y de esta manera se obtendrá también rangos de estimación<br />
de la birrefringencia.<br />
Los minerales de birrefringencia muy baja (0.009 por ejemplo)<br />
presentan colores de interferencia de tonalidades grises en su<br />
posición de máxima anisotropía, y los minerales de birrefringencia<br />
muy alta (0.090 por ejemplo) presentan colores de interferencia<br />
de orden alto, que se ven como una mezcla mal definida de<br />
tonalidades verdosas y rojizas (colores anómalos).<br />
Compensadores<br />
Los compensadores son accesorios ópticos que se interponen en<br />
el paso de los rayos entre el objeto y el analizador para producir<br />
retardación. Consisten en barras de metal con cristales engastados<br />
y adecuadamente orientados con la dirección del índice mayor en<br />
sentido transversal (ver figura 3.15). Existen dos tipos: de espesor<br />
constante y de espesor variable. Los de espesor constante pueden<br />
ser de yeso, que producen una retardación de 550 nm (λ), o de<br />
mica, que producen una retardación de 150 nm (λ/4). Los de<br />
espesor variable consisten en una cuña de cuarzo que produce<br />
una retardación variable entre 275 y 1650 nm.<br />
La cavidad para compensadores, que está ubicada entre el objetivo<br />
y el analizador, forma un ángulo de 45° con las direcciones<br />
privilegiadas del microscopio; de esta manera, cuando se coloca<br />
un mineral en su posición de máxima anisotropía, la dirección de<br />
uno de sus índices de refracción coincidirá con la dirección del<br />
índice mayor del compensador (ver figura 3.16 derecha).<br />
Cuando la dirección del índice mayor del mineral coincide con la<br />
dirección del índice mayor del compensador habrá una interferencia<br />
constructiva (o adición); en este caso, la retardación del color de<br />
interferencia aumenta un valor igual a la retardación del<br />
compensador. Si giramos la platina 90°, el índice menor del mineral<br />
pasará a coincidir con la dirección del índice mayor del<br />
compensador y se producirá una interferencia destructiva (o<br />
sustracción); en este caso, la retardación del color de interferencia<br />
disminuye un valor igual a la retardación del compensador.<br />
ESPESOR<br />
COMPENSADOR<br />
RETARDO (nm)<br />
COLOR <strong>DE</strong><br />
INTERFERENCIA<br />
Constante<br />
Yeso (λ)<br />
Mica (λ/4)<br />
550<br />
150<br />
Rojo 1 er orden<br />
Gris 1 er orden<br />
Variable<br />
Cuña de cuarzo<br />
(λ/2 a 3λ)<br />
275 a 1650<br />
Variable<br />
COMPENSADORES <strong>DE</strong> YESO<br />
COMPENSADORES <strong>DE</strong> MICA<br />
CUÑA <strong>DE</strong> CUARZO<br />
SECUENCIA PARA EL<br />
ESTUDIO <strong>DE</strong> LA RETARDACIÓN<br />
Figura 3.15<br />
Características de los diferentes tipos de compensadores. A la derecha se representa la secuencia correcta para el<br />
estudio de la retardación: polarizador, mineral en su posición de máxima anisotropía, compensador y analizador.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
45<br />
Figura 3.16<br />
Alternancia de las posiciones de adición y sustracción cada 90º. Partiendo de un mineral de color de interferencia azul de<br />
2. o orden (aproximadamente 550 nm), si insertamos el compensador de yeso (550 nm) al mineral, lo veremos verde en<br />
la posición de adición y gris oscuro en la de sustracción.<br />
Las posiciones de adición y sustracción se alternan cada 90° al<br />
girar la platina y no constituyen en sí una característica diagnóstica<br />
del mineral, pero nos permiten identificar las direcciones de cada<br />
uno de los índices mayor y menor, y relacionarlas con la forma del<br />
cristal (comparación entre características ópticas y cristalográficas),<br />
lo cual sí es una característica diagnóstica de los minerales.<br />
Elongación y diagramas de orientación<br />
Con el término elongación nos referimos a la relación entre las<br />
direcciones de los índices de refracción ya identificados y el largo<br />
de un cristal de extinción paralela o subparalela.<br />
Si el largo es paralelo al índice mayor, diremos que el mineral tiene<br />
elongación positiva o que es «largo-lento», y si el largo es paralelo<br />
al índice menor, diremos que tiene elongación negativa o que es<br />
«largo-rápido» (ver figura 3.17).<br />
La elongación es una forma particular de explicar las relaciones<br />
entre las características cristalográficas y ópticas; es válida sólo<br />
para cristales alargados de extinción paralela o subparalela,<br />
aunque, en general, a todo cristal le podemos hacer un esquema<br />
donde se relacionen dichas características, lo cual se conoce como<br />
esquema de orientación (ver figura 3.18).<br />
Maclas<br />
La macla es el agrupamiento regular de dos o más individuos de<br />
un mismo mineral con diferente orientación y según alguna ley de<br />
simetría (plano, eje o centro de macla).
46<br />
Humberto Chirif<br />
NMAYOR<br />
ELONGACIÓN<br />
POSITIVA<br />
Largo // N mayor<br />
NMENOR<br />
ELONGACIÓN<br />
NEGATIVA<br />
Largo // N menor<br />
NMENOR<br />
Largo // Rayo lento<br />
"Length-slow"<br />
NMAYOR<br />
Largo // Rayo rápido<br />
"Length-fast"<br />
"Largo-lento"<br />
"Largo-rápido"<br />
Figura 3.17<br />
Tipos de elongación. Después de analizar la posición de adición o sustracción en relación<br />
al largo del cristal, podemos llegar a uno de los siguientes casos:<br />
- Elongación positiva (índice de refracción mayor del mineral paralelo al largo).<br />
- Elongación negativa (índice de refracción mayor del mineral perpendicular al largo).<br />
Extinción simétrica Extinción paralela Extinción oblicua<br />
Z<br />
c<br />
001<br />
b<br />
Y<br />
Sustracción<br />
Sustracción<br />
a<br />
X<br />
Diagrama de Orientación<br />
Figura 3.18<br />
Construcción de un esquema de orientación. Izquierda. Observaciones a través del microscopio (arriba) y esquemas<br />
de orientación bidimensionales (abajo). Derecha. Esquema de orientación tridimensional, donde a, b c son ejes<br />
cristalográficos. X, Y, Z son ejes que contienen a los índices a, b, g, respectivamente.<br />
La ley de macla indica el elemento de simetría y su orientación<br />
cristalográfica.<br />
Existen maclas de contacto, en las cuales los individuos están<br />
separados por una superficie plana, y maclas de compenetración,<br />
en las cuales la superficie de macla es irregular.<br />
En contraposición a las maclas simples, si son más de dos los<br />
individuos que se repiten, diremos que se trata de una macla<br />
múltiple. En el último caso, si los individuos están dispuestos<br />
paralelamente, diremos que la macla es polisintética, pero si no lo<br />
están, la llamaremos cíclica.<br />
Los minerales formadores de rocas que frecuentemente se<br />
presentan maclados son los feldespatos, anfíboles, piroxenos y<br />
carbonatos. En la figura 3.19 se muestran las maclas más frecuentes<br />
en minerales formadores de rocas.<br />
Desmezclas<br />
Las desmezclas o exsoluciones son separaciones de un mineral a<br />
partir de otro que ha dejado de ser estable. Las desmezclas pueden<br />
presentar formas de discos, husos o lamelas de diferentes tamaños<br />
y frecuencia de ocurrencia. Entre los minerales formadores de<br />
rocas, las desmezclas más frecuentes son de albita en ortosa
Microscopía Óptica de Minerales<br />
47<br />
A B C D<br />
010<br />
010<br />
010<br />
010<br />
010<br />
010<br />
010<br />
Baveno Periclina Karlsbad de<br />
contacto<br />
Karlsbad de<br />
compenetración<br />
Albita<br />
Albita<br />
Polisintética<br />
Combinada<br />
Albita-Karlsbad<br />
E F Calcita<br />
Dolomita G<br />
Hornblenda<br />
010<br />
010<br />
1011<br />
1011<br />
110<br />
Manebach<br />
Lamelar polisintética<br />
Lamelar cruzada<br />
Figura 3.19<br />
Maclas frecuentes en minerales formadores de rocas y sus cortes típicos en sección delgada: A, B, C, D y E en<br />
feldespatos; F en carbonatos, y G en anfíboles. (Fuente desconocida)<br />
Figura 3.20<br />
Zonamiento de plagioclasa. En nícoles paralelos, el zonamiento se evidencia por la concentración<br />
de minerales de alteración; mientras que en nícoles cruzados se nota la diferencia de anisotropía<br />
de cada una de las zonas concéntricas.<br />
(pertita), de ortosa en albita (antipertita) y de clinopiroxeno en<br />
ortopiroxeno. Todas ellas se forman por enfriamiento de una fase<br />
intermedia estable a alta temperatura.<br />
Zonamiento<br />
Durante el desarrollo de un cristal se presentan casos de variación<br />
de la composición, ya sea a nivel de elementos mayores (caso de<br />
las series isomórficas) o de elementos trazas.<br />
La variación de composición se puede evidenciar por la<br />
concentración de inclusiones o de minerales de alteración en<br />
determinadas zonas del cristal y, si la variación composicional ha<br />
afectado también la orientación del arreglo cristalino, el zonamiento<br />
se evidencia también por variación del color, del pleocroísmo o de<br />
la anisotropía de una zona a otra (ver figura 3.20). Los minerales<br />
que frecuentemente presentan zonamiento son la plagioclasa y la<br />
augita, entre otros.<br />
El estudio del zonamiento permite conocer la evolución del desarrollo<br />
del cristal. Existen equipos que permiten conocer la composición<br />
de elementos mayores y trazas en cada una de las zonas de un<br />
cristal.
48<br />
Humberto Chirif<br />
Inclusiones<br />
Las inclusiones son sustancias extrañas (minerales, vidrio o fluido)<br />
atrapados por un cristal durante su crecimiento. La naturaleza de<br />
las inclusiones y la geometría de la distribución en el cristal anfitrión<br />
pueden dar pautas para interpretaciones petrológicas. En el caso<br />
de inclusiones fluidas (compuestas de gas y líquido), la medición<br />
de la temperatura a la cual se homogenizan el gas y el líquido da<br />
pautas para la determinación de la temperatura de formación de la<br />
roca. Tales mediciones se realizan con una platina térmica.<br />
Alteraciones<br />
Los minerales de alteración (o secundarios) son aquellos que se<br />
forman por descomposición de un mineral preexistente. La<br />
alteración comienza a verificarse por los bordes o por los planos<br />
de debilidad de los granos (clivaje, fracturas), y en algunos casos,<br />
ataca selectivamente determinadas zonas. Si la alteración llega a<br />
destruir totalmente a un mineral preservando sus formas externas<br />
(seudomorfismo), diremos que se ha formado un molde del mineral<br />
primario. Si la alteración se produce en los últimos estadíos<br />
magmáticos por acción de los mismos fluidos magmáticos, diremos<br />
que se trata de alteración deutérica. Si la alteración se forma<br />
después de la consolidación de la roca (ígnea, metamórfica o<br />
sedimentaria) por acción de fluidos acuosos a alta temperatura,<br />
nos referiremos a ella como alteración hidrotermal. La alteración<br />
producida en la superficie, o cerca de ella, por acción de aguas<br />
meteóricas y por la alta concentración de oxígeno se denomina<br />
alteración supérgena.<br />
Por la naturaleza de los minerales secundarios, también se<br />
reconocen los diferentes tipos de alteraciones, tales como propilítica,<br />
argílica, potásica, silicea, etc. En ninguno de éstos tipos la alteración<br />
se verifica homogéneamente en toda la roca, siempre habrán<br />
minerales mas propensos que otros a ser alterados. La figura 3.21<br />
muestra una forma práctica de calificar la alteración total de una<br />
roca granítica en función a su intensidad.<br />
Sin alteración<br />
Alteración<br />
incipiente<br />
Alteración<br />
débil<br />
Alteración<br />
moderada<br />
Alteración<br />
fuerte<br />
Figura 3.21<br />
Diferentes grados de alteración en una roca granítica.
Boletín N° 1, Serie J - INGEMMET<br />
Dirección de Recursos Minerales y Energéticos<br />
CAPÍTULO IV<br />
ESTUDIO CON ILUMINACIÓN CONOSCÓPICA<br />
LUZ CONOSCÓPICA<br />
A diferencia de la luz ortoscópica que está compuesta por rayos de<br />
propagación paralela (o subparalela), la luz conoscópica consiste<br />
en un haz de rayos convergentes (ver figura 1.17).<br />
Para observación con luz transmitida conoscópica, previamente<br />
debe enfocarse el mineral a estudiar con un objetivo de alto aumento<br />
correctamente centrado, y luego debe insertarse el lente Amicci-<br />
Bertrand. La secuencia de partes del microscopio debe ser como<br />
indica la figura 4.1.<br />
Figura de<br />
interferencia<br />
Lente de<br />
Amicci-Bertrand<br />
Analizador<br />
Imagen<br />
fuertemente<br />
ampliada<br />
Objetivo de<br />
alto poder<br />
Objeto<br />
Condensador de<br />
alto poder<br />
Polarizador<br />
Figura 4.1<br />
Secuencia de las partes del microscopio de polarización para observación con luz<br />
transmitida conoscópica.
50<br />
Humberto Chirif<br />
En algunos casos, se observa mejor la figura de interferencia<br />
retirando de la secuencia el lente Amicci-Bertrand y el ocular.<br />
El vértice del cono de luz coincide con el grano, que previamente<br />
ha sido enfocado con luz ortoscópica en una zona sin alteraciones,<br />
inclusiones y lejos de las trazas de clivaje. Se debe buscar<br />
preferentemente granos basales o perpendiculares al eje óptico.<br />
Los diferentes rayos que componen el cono inciden en el mineral<br />
con diferente orientación, de esta forma cada rayo tiene su propia<br />
«superficie de corte» y su propia distancia a recorrer dentro del<br />
mineral (ver figura 4.2).<br />
Las diferentes orientaciones con que cruzan los rayos al mineral<br />
originan las isógiras (zonas de extinción), y las diferentes distancias<br />
que recorren dentro de él originan las isocromas (zonas<br />
concéntricas de igual retardo). El punto (o puntos) por donde pasa<br />
el eje óptico se denomina melatopo. Isógira, isocroma y melatopo<br />
son los elementos de las figuras de interferencia, las cuales nos<br />
permiten reconocer el carácter óptico (ver figura 4.3).<br />
LA FIGURA <strong>DE</strong> INTERFERENCIA UNIÁXICA<br />
Para observar una figura de interferencia uniáxica perfectamente<br />
centrada se debe buscar cristales con corte basal o cercano a él,<br />
los cuales se reconocen por permanecer en extinción entre nícoles<br />
cruzados. En la figura de interferencia de tales cristales el índice<br />
ordinario (ω) se proyectará siempre en verdadedera magnitud y<br />
con una distribución tangencial a círculos concéntricos, mientras<br />
que un índice intermedio entre el ordinario y el extraordinario (ε‘)<br />
será proyectado con distribución radial (ver figura 4.4). Como la<br />
indicatriz uniáxica es una elipsoide de revolución, las caraterísticas<br />
de la figura uniáxica centrada no cambian cuando giramos la platina.<br />
Si insertamos un compensador, habrá interferencia constructiva<br />
(adición) en los cuadrantes donde el índice mayor del mineral<br />
tenga una disposición paralela o subparalela al índice mayor del<br />
compensador (NE-SO). En los minerales uniáxicos positivos esto<br />
ocurrirá en el I y el III cuadrante, y en los uniáxicos negativos en<br />
el II y el IV cuadrante.<br />
Figura 4.2<br />
Luz conoscópica incidiendo en mineral anisótropo. Arriba. El cono de luz está compuesto por infinitos<br />
rayos que salen de la superficie del condensador de alto poder, convergen en un punto dentro del mineral<br />
y continúan hasta la superficie del objetivo. Cada rayo tiene su propia dirección e inclinación. Abajo. La<br />
intersección de la indicatriz del mineral con la superficie normal a la trayectoria de los rayos («superficie<br />
de corte») tiene orientación propia para cada uno de éstos.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
51<br />
Figura 4.3<br />
Figuras de interferencias uniáxica y biáxica. Se forman por la integración de las infinitas «superficies de corte» que<br />
cada uno de los rayos encuentra en el mineral.<br />
γ<br />
γ<br />
n<br />
n<br />
λ<br />
λ<br />
Figura 4.4<br />
Signo óptico de los minerales uniáxicos. En la figura de interferencia uniáxica, el índice de refracción e‘ presenta<br />
distribución radial, y el w, distribución perpendicular a e. Al insertar un compensador se producirá adición en los<br />
cuadrantes donde el índice mayor del mineral coincida con el del compensador; esto ocurre en el I y el III cuadrante<br />
en los minerales uniáxicos positivos (izquierda), y en el II y el IV cuadrante, en los negativos (derecha).<br />
Sin compensador, los cuadrantes se ven de color gris (70 nm). Si<br />
hay adición con el compensador de yeso, el retardo final será |70<br />
+ 550| = 620 nm, que corresponde al azul de 2. o orden. Si hay<br />
sustracción, con el yeso el retardo final será |70 - 550| = 480 nm,<br />
que corresponde al rojo-anaranjado de 1. o orden. En conclusión,<br />
si se usa el compensador de yeso, los cuadrantes de adición<br />
aparecerán azules, y los de sustracción, rojo-anaranjado. Con el<br />
compensador de mica insertado se verán las zonas de adición de<br />
color blanco grisáceo, y las de sustracción, gris oscuro (ver figura<br />
4.4).
52<br />
Humberto Chirif<br />
En minerales uniáxicos con birrefringencia alta (capaces de formar<br />
isocromas), al insertar la cuña de cuarzo, las isocromas de menor<br />
orden serán reemplazadas por las de orden superior en los<br />
cuadrantes de adición y sucederá lo contrario en los de sustracción.<br />
Esto se observa como un movimiento de las isocromas hacia el<br />
centro de la figura en los cuadrantes de adición y hacia afuera en<br />
los de sustracción (ver figura 4.5).<br />
Si el cristal que se está estudiando en luz conoscópica no presenta<br />
un corte basal, se observará una figura de interferencia<br />
descentrada. Cuanto más inclinado sea el corte más descentrada<br />
será la figura, hasta llegar a un límite en el que se forma la figura<br />
flash (isógiras muy anchas y difusas, en la que basta un pequeño<br />
giro de la platina para que desaparezca). Más allá de dicho límite<br />
no se observará figura de interferencia.<br />
La figura 4.6 muestra la formación de figuras de interferencia<br />
centradas, descentradas y flash. Muestra, asimismo, como se<br />
observa la figura de interferencia descentrada al girar la platina.<br />
LA FIGURA <strong>DE</strong> INTERFERENCIA BIÁXICA<br />
El corte más apropiado para la observación de figuras de<br />
interferencia biáxicas es aquel normal a la bisectriz del ángulo 2V<br />
agudo (ver figura 4.7).<br />
A diferencia de la figura uniáxica, la biáxica cambia de forma al<br />
girar la platina. En la posición 0° (las direcciones privilegiadas del<br />
mineral coinciden con las del microscopio) se formará una figura<br />
idéntica a la uniáxica (dos isogiras rectas y perpendiculares), pero<br />
al girar ligeramente la platina observaremos que la cruz se separa<br />
en dos arcos (en el I y el III cuadrante, o en el II y el IV). La<br />
distancia entre los melatopos (ubicados en la parte más angosta y<br />
nítida de los arcos) y la curvatura de los arcos adquiere su máximo<br />
valor en la posición 45°. Al seguir girando, los melatopos se acercan<br />
y la forma de los arcos de las isogiras se hace cada vez más<br />
abierta y rectilínea hasta formar nuevamente una cruz en la posición<br />
90° (0°). Si continuamos girando la platina en la misma dirección,<br />
se repite el ciclo, pero esta vez las isogiras con formas de arco se<br />
separan en los otros dos cuadrantes.<br />
Si insertamos un compensador, habrá interferencia constructiva<br />
(adición) en los cuadrantes donde el índice mayor del mineral<br />
tenga una disposición paralela o subparalela al índice mayor del<br />
compensador (NE-SO). En los minerales biáxicos positivos esto<br />
ocurrirá en el I y el III cuadrante, y en los negativos, en el II y el IV<br />
cuadrante. Debido a que los cuadrantes se ven deformados por la<br />
curvatura y separación de las isogiras, se recomienda hacer la<br />
verificación del signo óptico siempre en la posición 45° con el I y el<br />
III cuadrante comunicados (ver figura 4.8).<br />
nγ<br />
λ<br />
nγ<br />
λ/4<br />
n<br />
γ<br />
cuña<br />
nγ<br />
λ<br />
nγ<br />
λ/4<br />
n<br />
γ<br />
cuñ a<br />
Figura 4.5<br />
Determinación del signo óptico de minerales uniáxicos.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
53<br />
Análogamente al caso de los minerales uniáxicos, veremos que, al<br />
insertar la cuña de cuarzo, las isocromas migran hacia el melatopo<br />
en los cuadrantes de adición y hacia afuera en los de sustracción.<br />
En el caso de cortes inclinados, veremos que las isogiras discurren<br />
por el campo visual con cierta curvatura o inclinación, a diferencia<br />
de las figuras uniáxicas descentradas cuyas isogiras discurren<br />
paralelamente a las direcciones NS o EW. En ambas siempre será<br />
posible reconocer el cuadrante.<br />
MEDICIÓN <strong>DE</strong>L ÁNGULO 2V<br />
Existen diferentes métodos para la estimación del ángulo 2V agudo,<br />
siendo los de mayor uso el de Mallard, el de Tobi y el de la<br />
curvatura de las isogiras (ver figura 4.9).<br />
El método de Mallard requiere de un corte centrado normal a la<br />
bisectriz aguda, en cuya figura de interferencia en posición 45° se<br />
mide la distancia entre los melatopos. El ángulo 2V se calcula a<br />
partir de la ecuación de Mallard:<br />
D = K SenE = K n β<br />
SenV<br />
donde D es la mitad de la distancia entre los melatopos, K es la<br />
constante de Mallard (función de la apertura numérica del objetivo,<br />
amplificación del ocular y escala del micrometro), 2E es el ángulo<br />
2V refractado al abandonar el mineral (este ángulo es el que se<br />
proyecta en la figura de interferencia y el que condiciona la distancia<br />
entre los melatopos) y n β<br />
es el índice de refracción del mineral. El<br />
valor de K es propio para cada microscopio, objetivo y ocular. Se<br />
puede calcular midiendo la distancia entre melatopos de un mineral<br />
con 2V e índice n β<br />
conocidos.<br />
El método de Tobi es parecido al de Mallard: en una figura de<br />
interferencia centrada y en posición 45° se mide la distancia entre<br />
melatopos (2D) y se la divide entre el diámetro del campo visual<br />
(2R). Si las mediciones se han hecho con un objetivo de apertura<br />
numérica diferente a 0,85, se debe aplicar al cociente un factor de<br />
corrección igual a la apertura numérica del objetivo utilizado divido<br />
entre 0,85.<br />
El resultado obtenido se ingresa al diagrama de Tobi (ver figura<br />
4.9) y se halla directamente el ángulo 2E. Para hallar el ángulo 2V<br />
es necesario saber el índice n β<br />
del mineral.<br />
El método de la curvatura de las isógiras se aplica en cortes<br />
centrados o también en cortes perpendiculares al eje óptico. En<br />
tales cortes, la curvatura de la isogira da una idea aproximada del<br />
valor del ángulo 2V. En la figura 4.9 se representan curvaturas de<br />
isogiras correspondientes a diferentes valores de 2V, observadas<br />
con un objetivo de apertura numérica igual a 0,85.<br />
FIGURA<strong>DE</strong> INTERFERENCIA<br />
CENTRADA<br />
FIGURA<strong>DE</strong> INTERFERENCIA<strong>DE</strong>SCENTRADA<br />
FIGURAFLASH<br />
OCULAR<br />
OCULAR<br />
OCULAR<br />
Giro de<br />
la platina<br />
Giro de la<br />
platina<br />
CORTE BASAL <strong>DE</strong><br />
CRISTALUNIAXICO<br />
CORTE INCLINADO <strong>DE</strong><br />
CRISTALUNIAXICO<br />
CORTE MUY INCLINADO<br />
<strong>DE</strong> CRISTALUNIAXICO<br />
Figura 4.6<br />
Formación de figuras de interferencia uniáxica centrada (izquierda), descentrada (centro) y flash (derecha). Las isógiras de figuras<br />
descentradas uniáxicas, al pasar por el campo visual, se mueven paralelamente a alguno de los hilos reticulares, sin inclinarse,<br />
a diferencia de las figuras biáxicas.
54 No forma figura de interferencia<br />
Humberto Chirif<br />
Mineral biáxico<br />
positivo<br />
Posición<br />
POSICION 45º<br />
Mineral biáxico<br />
negativo<br />
No forma figura de Interferencia<br />
NO FORMAFIGURA<strong>DE</strong> INTERFERENCIA<br />
FIGURAFLASH<br />
Figura Flash<br />
Figura 4.7<br />
Figura de interferencia biáxica. El mejor corte para observación de figuras de interferencia biáxicas es el normal a la bisectriz del<br />
ángulo 2V agudo; esto es, el corte XY en los minerales biáxicos positivos y el YZ en los negativos (recuadro de la izquierda). En<br />
el recuadro de la parte superior se observa un mineral biáxico positivo con corte XY estudiado con luz conoscópica en diferentes<br />
posiciones sobre la platina; la posición 45º es la correcta para el estudio de figuras de interferencia biáxicas. Los cristales con cortes<br />
tales que la bisectriz del ángulo 2V quede en posición horizontal no forman figuras de interferencia o forman figuras flash (recuadro<br />
de la parte inferior).<br />
Figura 4.8<br />
Determinación del signo óptico de minerales biáxicos. Adición en el I y el III cuadrante en los minerales biáxicos<br />
positivos, y en el II y el IV cuadrante en los biáxicos negativos. En la parte superior se muestra la evolución de la<br />
figura al girar la platina. Los radios de las elipses indican la dirección y magnitud de los índices de refracción.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
55<br />
2D<br />
1,0<br />
MÉTODO Método de <strong>DE</strong>Tobi<br />
TOBI<br />
70 65 60 55 50 45<br />
MÉTODO Método <strong>DE</strong> de Mallard MALLARD<br />
SenV = D / K nβ<br />
2R<br />
Figura 4.9<br />
0,5<br />
—<br />
15º<br />
20<br />
30º<br />
0,4<br />
2V<br />
45º<br />
Objetivo 15<br />
60º<br />
0,3<br />
CORTE NORMAL A BISECTRIZ<br />
2E<br />
0,2<br />
10<br />
Corte normal a bisectriz<br />
2V<br />
Mineral<br />
0,9<br />
0,8<br />
0,7<br />
0,6<br />
0,1<br />
0,0<br />
0<br />
1,4 1,6 1,8 2,0 2,5<br />
n β<br />
2E<br />
MÉTODO Método <strong>DE</strong>de LA la CURVATURA<br />
Curvatura<br />
<strong>DE</strong> LAS ISOGIRAS<br />
de las Isogiras<br />
Determinación del ángulo 2V. Izquierda. Corte y posición correcta para la medición de la distancia entre melatopos (el corte<br />
debe ser perpendicular a la bisectriz del ángulo 2V agudo). Centro. Diagrama de Tobi para la determinación del ángulo 2E-2V<br />
(para el ángulo 2V es necesario conocer el valor del índice b). Derecha abajo. Variación de la curvatura de las isogiras en<br />
función al ángulo 2V (observado con objetivo de apertura numérica igual a 0,85).<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
5<br />
2V<br />
2E<br />
90º<br />
0º<br />
0º 0º<br />
90º<br />
CORTE Corte NORMAL normal a eje A EJE óptico ÓPTICO<br />
ESQUEMAS <strong>DE</strong> ORIENTACIÓN<br />
Como se vio en el capítulo 3, el esquema de orientación es un<br />
gráfico donde se representa conjuntamente la información óptica y<br />
cristalográfica (ver figura 3.18). En tales esquemas, indicamos las<br />
propiedades observadas con luz ortoscópica, como también con<br />
luz conoscópica vistas en este capítulo (ubicación de las isogiras y<br />
del ángulo 2V). Esquemas de este tipo permiten comprender mejor<br />
la variación de las propiedades según el corte. En la figura 4.10 se<br />
muestran tres ejemplos.<br />
LA PLATINA UNIVERSAL<br />
La platina universal es un accesorio provisto de varios anillos con<br />
ejes propios que permiten inclinar y girar la sección delgada hasta<br />
que el mineral que se está estudiando quede en la posición deseada<br />
(ver figura 4.11).<br />
Existen platinas universales de 2, 3, 4, 5 y hasta 6 ejes. Las de 2<br />
y 3 ejes ya no se fabrican por ser muy limitadas. Actualmente, las<br />
más usadas son las de 4 y 5 ejes; estas últimas, principalmente<br />
para minerales monoclínicos y triclínicos. Existen tres sistemas de<br />
nomenclatura diferentes para designar a los anillos, los cuales<br />
corresponden a las escuelas americana, europea y rusa.<br />
La platina universal se instala sobre la platina del microscopio y la<br />
sección delgada se coloca entre dos segmentos semiesféricos de<br />
vidrio de índice de refracción igual o parecido al del mineral que se<br />
va a estudiar. El microscopio requiere, además, de un condensador<br />
especial (6 a 8X) y objetivos especiales (gran distancia de trabajo<br />
y diafragma incorporado).<br />
Para instalar la platina universal, previamente se debe retirar el<br />
sistema revólver de objetivos y colocar el objetivo especial; retirar<br />
el anillo central de la platina giratoria, dejando así espacio para los<br />
giros; retirar el diafragma del conjunto subplatina, para tener un<br />
haz de luz más amplio, y cambiar los condensadores de alto y bajo<br />
poder por el condensador especial. Finalmente, se debe centrar<br />
el microscopio y el objetivo especial.<br />
La muestra se instala en la platina universal cuando ésta se encuentra<br />
fuera del microscopio. La semiesfera inferior se coloca a presión<br />
en la parte central de la platina universal. Sobre la superficie plana<br />
de dicha semiesfera se vierten 3 gotas de glicerina y se coloca la<br />
sección delgada, presionando ligeramente para expulsar las<br />
burbujas de aire. Sobre la sección delgada se depositan 3 gotas<br />
de glicerina y se coloca el segmento superior. Se debe verificar<br />
que la sección delgada se pueda desplazar fácilmente.
56<br />
Humberto Chirif<br />
X<br />
c<br />
Z<br />
c<br />
Y<br />
c<br />
001<br />
a<br />
Y<br />
b<br />
Z<br />
a<br />
b<br />
Y<br />
X<br />
a<br />
b<br />
Z<br />
Aragonito<br />
X<br />
Onfacita<br />
Adularia<br />
Figura 4.10<br />
Diagramas de orientación del aragonito, onfacita y adularia. De las relaciones geométricas entre los ejes cristalográficos (a, b, c),<br />
los ejes ópticos (X, Y, Z) y la ubicación de la figura de interferencia, se deduce que el aragonito es biáxico negativo; la onfacita,<br />
biáxica positiva, y la adularia, biáxica negativa. ¿Por qué?<br />
Ejes<br />
Nomenclatura<br />
Quinto eje de<br />
platinas de 5 ejes<br />
Eje<br />
perpendicular<br />
(giro)<br />
Eje horizontal<br />
(inclinación)<br />
Eje auxiliar<br />
(giro)<br />
Eje de control<br />
(inclinación)<br />
Eje del<br />
microscopio<br />
A0<br />
A1 N N<br />
A2 H H<br />
A3 A M<br />
A4 K I<br />
A5 M A<br />
sección delgada<br />
cristal orientado<br />
en posición basal<br />
hemisferio<br />
de vidrio<br />
Figura 4.11<br />
Platina Universal. Izquierda. Sistemas de nomenclatura de los ejes de la platina universal. Derecha arriba. Instalación de la sección<br />
delgada entre dos semiesferas de vidrio. El dibujo muestra al conjunto girado de tal manera que un cristal inclinado en la sección se<br />
encuentra en posición basal. Derecha abajo. Platina universal de cinco ejes, marca Leitz. (foto tomada de Patzelt, 1974).
Microscopía Óptica de Minerales<br />
57<br />
La distorsión originada por una pequeña diferencia entre los índices<br />
de refracción del hemisferio de vidrio y del mineral a estudiar es<br />
mínima y despreciable. No se requiere, entonces, contar con una<br />
gran colección de hemisferios de vidrio, basta con unos cuantos,<br />
ya que podemos utilizar uno para todo un grupo de minerales. Los<br />
más utilizados son los de n = 1,516 (para el estudio de feldespatos<br />
potásicos), n = 1,556 (para cuarzo y plagioclasas) y los de n =<br />
1,649 (para anfíboles, piroxenos y olivino).<br />
Al instalar la platina universal sobre la platina del microscopio se<br />
debe hacer coincidir los ejes perpendicular (A 1<br />
), auxiliar (A 3<br />
) y el<br />
del microscopio (A 5<br />
). El eje central (A 4<br />
) debe orientarse en sentido<br />
EW (al girar dicho eje debemos observar que las partículas de<br />
polvo existentes sobre la esfera se transladan en dirección NS, si<br />
no ocurriera ello se corrige con el eje del microscopio). De esta<br />
manera la platina universal queda lista para ser usada. Su posición<br />
normal es A 1<br />
cualquiera, A 2<br />
0°, A 3<br />
90° (ó 270°), A 4<br />
0° y A 5<br />
360°.<br />
Entre las aplicaciones de la platina universal se debe mencionar el<br />
estudio de proyecciones estereográficas, esféricas y<br />
esquiodrómicas; el estudio de clivaje, maclas y zonamiento; los<br />
estudios de microtectónica; la determinación de ejes cristalográficos,<br />
ejes ópticos y orientación de cristales; la determinación de carácter<br />
óptico de cristales con cortes inclinados, y mediciones cuantitativas<br />
ortoscópicas y conoscópicas en diferentes direcciones (extinción,<br />
birrefringencia y ángulo 2V, por ejemplo).
PÁGINA EN BLANCO
Boletín N° 1, Serie J - INGEMMET<br />
Dirección de Recursos Minerales y Energéticos<br />
CAPÍTULO V<br />
ESTUDIO CON LUZ REFLEJADA<br />
La microscopía de polarización con luz reflejada se emplea para el<br />
estudio de minerales opacos, es decir, cuerpos que no dejan pasar<br />
luz. Estos minerales presentan absorción alta, índice de refracción<br />
por lo general mayor a 2,4 y reflectancia alta. Salvo algunas<br />
excepciones, la mayoría de ellos ocurre en yacimientos metálicos.<br />
En la tabla 2.3 se presenta una lista de los principales minerales<br />
opacos.<br />
En microscopia de luz reflejada nos referimos con el término mena<br />
a los minerales opacos, y con el término ganga, a los transparentes<br />
o translúcidos que acompañan a los primeros. En cambio, en<br />
contextos de mineralogía o de yacimientos, usamos el término<br />
mena para referirnos al mineral del cual se pueda extraer metal en<br />
forma económicamente rentable, y usamos el término ganga para<br />
los minerales acompañantes sin importancia económica. En muchos<br />
casos, ambos pares de significados se corresponden.<br />
El estudio de minerales opacos con microscopio de polarización<br />
de luz reflejada es una técnica muy importante, sobre todo para<br />
investigación de yacimientos metálicos. Esta técnica permite no<br />
sólo determinar a los minerales de mena, sino también estudiar sus<br />
relaciones geométricas (texturas y estructuras), la secuencia<br />
paragenética o el orden de aparición y las alteraciones, entre<br />
otras características. De esta manera, se obtiene información base<br />
para el planteamiento de modelos genéticos de yacimientos o para<br />
guiar adecuadamente el tratamiento metalúrgico.<br />
DISPOSITIVOS <strong>DE</strong>L MICROSCOPIO <strong>DE</strong><br />
POLARIZACIÓN <strong>DE</strong> LUZ REFLEJADA<br />
Como se vio en el capítulo 1, el microscopio de polarización de luz<br />
reflejada requiere de un dispositivo que ilumine la sección pulida<br />
verticalmente hacia abajo (ver figura 1.16). Dicho dispositivo,<br />
conocido como tubo iluminador de luz reflejada, consta de una<br />
fuente luminosa, un vidrio mate, un filtro azul, un condensador, un<br />
diafragma de apertura, un diafragma de campo luminoso, un<br />
polarizador y un sistema que desvía los rayos hacia la muestra.<br />
Finalmente, se requiere de objetivos diferentes a los usados con<br />
luz transmitida.<br />
A continuación se describen brevemente las principales partes<br />
(tomado de Cánepa, 1971).<br />
Fuente luminosa<br />
La fuente luminosa es normalmente una lámpara incandescente<br />
de bajo voltaje (6V) y potencia variable, entre 5 W (lo suficiente<br />
para trabajar en nícoles paralelos) y 15 W (lo necesario para<br />
trabajar con nícoles cruzados). Para trabajar con luz blanca,<br />
especialmente para fotomicrografía, se utilizan lámparas de xenón<br />
de alta presión y para trabajar con luz monocromática se emplean<br />
filtros o monocromadores.<br />
Diafragmas<br />
El diafragma de apertura permite regular el ángulo del haz de<br />
rayos hasta que alcance los límites impuestos por el ángulo de<br />
apertura del objetivo. El diafragma de campo obstaculiza el paso<br />
de los rayos externos del haz y permite así reducir o ampliar el<br />
área de observación. Existe, además, un diafragma opcional (el<br />
diafragma de guillotina), que sirve para eliminar la mitad del cono<br />
de luz que no interviene en la formación de la imagen.<br />
Sistemas de iluminación vertical<br />
Existen dos formas de iluminar verticalmente la muestra: con campo<br />
claro y con campo oscuro.<br />
La iluminación con campo claro es la que se utiliza normalmente.<br />
En esta modalidad, la luz incidente pasa por el objetivo hacia la<br />
muestra, se refleja en ella verticalmente y pasa nuevamente por el<br />
objetivo hacia el ocular. Para ello, se utiliza alguno de los siguientes<br />
accesorios:<br />
- El espejo semirreflector. Es una lámina que ocupa toda la<br />
sección transversal del microscopio (ver figura 5.1A). Los<br />
rayos inciden perpendicularmente sobre la muestra,<br />
obteniéndose de esta manera una imagen plana. Su<br />
principal ventaja es que aprovecha totalmente la apertura<br />
del objetivo, por lo que es preferible su utilización en caso<br />
de observación con grandes aumentos. Su principal<br />
desventaja es que aprovecha sólo 10% de la intensidad<br />
de la luz, el resto se pierde en la refracción y la reflexión<br />
indeseadas al pasar los rayos luminosos del iluminador a<br />
la muestra, y de la muestra al ocular, respectivamente.<br />
Otra desventaja de este accesorio es que la luz incidente<br />
linealmente polarizada se transforma en elípticamente
60<br />
Humberto Chirif<br />
polarizada. El espejo semirreflector resulta especialmente<br />
apropiado para estudiar minerales isótropos de alta<br />
reflectancia y para observación con luz conoscópica y<br />
fotomicrografía.<br />
- El prisma de reflexión total. Es un prisma de vidrio de<br />
sección triangular que ocupa la mitad de la sección<br />
transversal del tubo. Su principal ventaja es que la pérdida<br />
de la intensidad de la luz es mínima, ya que los rayos<br />
inciden perpendicularmente a las caras del prisma, y sus<br />
desventajas son la pérdida de resolución en la parte central<br />
del campo y la marcada despolarización de la luz. El<br />
prisma de reflexión total se utiliza para el estudio de<br />
minerales opacos de reflectancia alta o baja y para<br />
determinaciones cualitativas.<br />
- El prisma triple reflector o prisma de Bereck. Es un prisma<br />
de vidrio de sección trapezoidal y de índice de refracción<br />
igual a 1,737, que ocupa la mitad de la sección transversal<br />
del tubo (ver figura 5.1B). Los rayos que inciden en la<br />
muestra son ligeramente oblicuos, lo cual permite obtener<br />
una imagen con relieve. Sus principales ventajas son la<br />
pérdida mínima de la intensidad de la luz y la conservación<br />
del estado de polarización. La desventaja es la pérdida de<br />
resolución en la parte central del campo. El prisma de<br />
Bereck se utiliza para estudio de minerales opacos de<br />
reflectancia alta o baja y para observaciones de minerales<br />
anisótropos, especialmente cuando se trata de<br />
determinaciones cuantitativas.<br />
- El reflector de Smith. Es un dispositivo algo complicado.<br />
Los rayos provenientes del iluminador se reflejan en un<br />
A<br />
IMAGEN<br />
ANTI-<br />
REFLEXIÓN<br />
SEMI-<br />
REFLEXIÓN<br />
IMAGEN<br />
B<br />
FUENTE<br />
LUMINOSA<br />
OBJETIVO<br />
OBJETIVO<br />
OBJETO<br />
(SECCIÓN<br />
PULIDA)<br />
IMAGEN<br />
OBJETO<br />
(SECCIÓN<br />
PULIDA)<br />
C<br />
IMAGEN<br />
IMAGEN<br />
D<br />
VIDRIO PLANO<br />
RECUBRIMIENTO<br />
REFLECTANTE<br />
FUENTE<br />
LUMINOSA<br />
CON<strong>DE</strong>NSADOR<br />
EN CORONA<br />
OBJETIVO<br />
OBJETIVO<br />
OBJETO<br />
(SECCIÓN<br />
PULIDA)<br />
OBJETO<br />
(SECCIÓN<br />
PULIDA)<br />
Figura 5.1<br />
Sistemas de iluminación vertical en el microscopio de luz reflejada. A) Iluminación de campo<br />
claro con espejo semirreflector. B) Iluminación de campo claro con prisma triple reflector o<br />
prisma de Bereck.C) Iluminación de campo claro del sistema de Smith. D) Iluminación de<br />
campo oscuro.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
61<br />
espejo e inciden en un espejo semirreflector con una<br />
inclinación adecuada para desviarlos verticalmente hacia<br />
la muestra (ver figura 5.1C). La iluminación es<br />
perpendicular, de esa manera, se obtiene una imagen<br />
plana. Sus principales ventajas son la pérdida mínima de<br />
intensidad de la luz, la conservación del estado de<br />
polarización y el aprovechamiento total de la apertura del<br />
objetivo.<br />
Para iluminación con campo claro, los fabricantes de microscopios<br />
emplean actualmente el espejo semirreflector y el prisma de Bereck,<br />
con un sistema que permite intercambiarlos fácilmente.<br />
En la modalidad de campo oscuro, la luz no atraviesa el objetivo<br />
en su camino hacia la muestra, sino que —gracias a un condensador<br />
de forma de corona dispuesto concéntrica y externamente al objetivo<br />
(ver figura 5.1D)— los rayos inciden en forma oblicua sobre la<br />
muestra y se reflejan en forma difusa magnificando los contactos,<br />
los clivajes, las inclusiones y las estructuras en general.<br />
Objetivos<br />
Los objetivos para observación con luz reflejada presentan<br />
corrección por longitud del tubo vertical diferente a la de los objetivos<br />
para luz transmitida (el tubo vertical del microscopio de luz transmitida<br />
mide 160 mm, mientras que el correspondiente de luz reflejada<br />
mide 210 mm). Además, los objetivos para luz reflejada, a diferencia<br />
de los empleados para luz transmitida, carecen de corrección por<br />
cubreobjeto, ya que las secciones pulidas son preparados<br />
descubiertos.<br />
Otra característica importante de los objetivos para luz reflejada es<br />
que, a efecto de asegurar una correcta determinación cuantitativa,<br />
deben estar totalmente libres de polarización (la polarización de<br />
los lentes puede originarse por birrefringencia anómala, como en<br />
el caso de los lentes de fluorita, o por tensiones del vidrio o presión<br />
durante el montaje de los lentes).<br />
Los objetivos para observaciones con luz reflejada y campo claro<br />
más usados son los acromáticos, los de fluorita y los apocromáticos.<br />
Todos ellos presentan variedades especiales para trabajar con<br />
líquidos de inmersión.<br />
Los objetivos acromáticos presentan una corrección por aberración<br />
cromática y esférica; son adecuados para aumentos de bajos a<br />
medianos, y para mediciones cualitativas y cuantitativas.<br />
Los objetivos de fluorita presentan una corrección por aberración<br />
esférica mejor que la de los objetivos acromáticos, pero no están<br />
libres de tensiones que causan polarización. Son muy usados<br />
para fotomicrografías, pero no son adecuados para mediciones<br />
ópticas.<br />
Los objetivos apocromáticos presentan varios lentes de fluorita y<br />
están ampliamente corregidos por aberración esférica, curvatura<br />
de imagen y distorsión. Son los objetivos de más alta calidad óptica.<br />
Se usan para grandes aumentos y para observación con<br />
inmersión; sin embargo, las inevitables tensiones de los lentes de<br />
fluorita, los hacen inadecuados para mediciones ópticas.<br />
Para observación con luz reflejada y campo oscuro, se utiliza el<br />
sistema iluminador vertical (objetivo ultrapok de Leitz, representado<br />
en la figura 5.1D y descrito en el punto anterior).<br />
Los objetivos en general son accesorios muy delicados y deben<br />
ser tratados con mucho cuidado. Para su limpieza debe emplearse<br />
suavemente un pincel seco de pelo de camello y, luego de haber<br />
sido usados con aceite de inmersión, deben limpiarse con papel<br />
especial para lentes (o papel kleenex) humedecido en tolueno o<br />
en xileno (de ninguna manera, debe emplearse alcohol).<br />
Accesorios para mediciones cuantitativas<br />
El color y la reflectancia de un mineral son características ópticas<br />
susceptibles de ser medidas cuantitativamente. Para este fin se<br />
requiere estabilizadores de corriente de alta sensibilidad,<br />
monocromadores e instrumentos especiales de detección, como<br />
microfotómetros, células fotoeléctricas o fotomultiplicadores<br />
electrónicos. También son necesarias muestras patrón que permitan<br />
calibrar el equipo.<br />
Entre las propiedades físicas que pueden ser medida<br />
cuantitativamente tenemos la microdureza Vickers. Esta propiedad<br />
se refiere a la resistencia que ofrece un cuerpo a ser penetrado<br />
por otro. Para su medición existen microdurímetros insertables en<br />
la posición del objetivo; el más usado es el MHP-100 de Carl Zeiss<br />
Jena. Estos accesorios consisten en un objetivo con alta corrección<br />
por distorsión de imagen y una pequeña barra de metal con punta<br />
de diamante piramidal, engastada en la parte inferior y central del<br />
microdurímetro (debajo del último lente). Mediante un sistema<br />
hidráulico, la punta de diamante incide en la muestra dejando una<br />
huella, cuya forma y dimensión permite calcular la microdureza<br />
Vickers del mineral.<br />
CUIDADO E INSTALACIÓN <strong>DE</strong> LAS SECCIONES<br />
PULIDAS<br />
Las secciones pulidas, por tratarse de preparados descubiertos,<br />
sufren con relativa facilidad cambios químicos (oxidación) o físicos<br />
(rayado), por este motivo se debe tener un especial cuidado en el<br />
mantenimiento. Para su limpieza debe utilizarse papel kleenex seco<br />
o humedecido en tolueno, en xileno o en alcohol. Una muestra<br />
oxidada o muy rayada debe ser nuevamente pulida, para lo cual<br />
se emplearán suspensiones de alúmina de granulometría adecuada<br />
al rayado o al grado de oxidación.<br />
Previamente a la instalación de la muestra sobre la platina, debe
62<br />
Humberto Chirif<br />
colocarse ésta sobre un portamuestra con plastilina y presionar el<br />
conjunto con una prensa bien centrada, de esta manera, la<br />
superficie pulida quedará dispuesta paralelamente a la superficie<br />
de la platina.<br />
OBSERVACIONES CON LÍQUIDOS <strong>DE</strong><br />
INMERSIÓN<br />
Las observaciones con líquidos de inmersión permiten obtener<br />
imágenes más nítidas y mejores contrastes entre minerales, pero<br />
notaremos también ciertos cambios en las propiedades de éstos.<br />
Así, veremos el color diferente al observado en seco, la reflectancia<br />
será menor, la birreflectancia, pleocroísmo y anisotropía mayores,<br />
y las reflexiones internas se verán más intensas. En las tablas<br />
determinativas se consideran estos cambios y se tienen consignadas<br />
las propiedades vistas en seco y vistas con líquidos de inmersión.<br />
Después de haber elegido el grano a estudiar, se debe bajar la<br />
platina y, sin mover la muestra, se debe colocar el objetivo de<br />
inmersión y una gota de aceite de inmersión sobre el grano; luego,<br />
se sube la platina hasta que la gota entre en contacto con el objetivo,<br />
y finalmente se enfoca observando a través del ocular. Los objetivos<br />
de inmersión se reconocen porque tienen una línea negra y la<br />
palabra aceite (Oil, Öl) impresa en el tambor.<br />
Al terminar se debe limpiar cuidadosamente el objetivo y la muestra<br />
con papel kleenex humedecido en tolueno o xileno. Para la muestra,<br />
mas no para el objetivo, se puede emplear también alcohol.<br />
ATAQUE ESTRUCTURAL (MICROQUÍMICO)<br />
El ataque estructural o microquímico busca corroer la superficie<br />
pulida con determinados reactivos para que características tales<br />
como contactos, bandas de crecimiento, zonamiento y clivaje se<br />
hagan notorias.<br />
Es recomendable realizar el ataque a la sección fuera del<br />
microscopio, y las observaciones hacerlas después de unos 60<br />
segundos sin utilizar objetivos costosos o nuevos, ya que los<br />
vapores de los reactivos pueden dañar al lente. Después del<br />
estudio, deberá limpiarse cuidadosamente el microscopio y la<br />
muestra deberá ser pulida nuevamente.<br />
En los trabajos de Schneiderhöhn (1952) y Ramdohr (1975) se<br />
dan indicaciones detalladas sobre los reactivos, metodología,<br />
minerales y resultados del análisis estructural.<br />
PROPIEDA<strong>DE</strong>S ÓPTICAS QUE SE ESTUDIAN<br />
CON LUZ REFLEJADA<br />
Las propiedades ópticas de minerales opacos que se estudian<br />
bajo el microscopio son: color, reflectancia, birreflectancia y<br />
pleocroísmo en nícoles paralelos; y la anisotropía y reflexiones<br />
internas en nícoles cruzados. El color y la reflectancia se pueden<br />
medir cuantitativamente.<br />
Las propiedades ópticas cualitativas en general son difíciles de<br />
determinar con precisión por estar condicionadas por factores tales<br />
como las propiedades de los granos vecinos, la intensidad y clase<br />
de iluminación, la calidad de las partes ópticas del microscopio, la<br />
calidad del pulido, la homogeneidad o hetereogeneidad en la<br />
composición del grano observado, la orientación cristalográfica, la<br />
posición sobre la platina, el grado de alteración de la muestra y el<br />
grado de adiestramiento del observador. Por ello, la microscopía<br />
de luz reflejada exige un trabajo muy cuidadoso y mucha práctica.<br />
Las tablas del Institute Mineralogical Association-Commission on<br />
Ore Mineralogy (IMA-COM) constituyen la mejor referencia de las<br />
propiedades cuantitativas de los minerales opacos.<br />
Color y reflectancia<br />
Estas propiedades se refieren, respectivamente, al color de la<br />
superficie pulida de un mineral observado con luz reflejada, y a la<br />
capacidad del mineral para reflejar la luz (relación entre la intensidad<br />
de la luz reflejada y la de la luz incidente, expresada en porcentaje).<br />
Ambas propiedades son fuertemente condicionadas por la<br />
iluminación, el color y la reflectancia de los granos vecinos, la<br />
calidad del pulido y la composición química del mineral. Ambas<br />
propiedades, como ya se mencionó, se pueden medir<br />
cuantitativamente. En la figura 5.2 se muestra la curva espectral de<br />
reflectancia, es decir, la variación de la reflectancia en función a la<br />
longitud de onda del rayo incidente.<br />
En la observación cualitativa es recomendable trabajar con una<br />
intensidad de iluminación constante, utilizando además un filtro azul<br />
claro; el diafragma debe estar cerrado a tal punto que permita ver<br />
sólo el grano que queremos describir y se debe trabajar con<br />
secciones bien pulidas. Las condiciones de observación las<br />
podemos calibrar con ayuda de minerales de colores característicos<br />
como galena (blanco), pirita (amarillo pálido) o calcopirita (amarillo<br />
brillante).<br />
Tal como vimos en el capítulo 3, hacemos la descripción del color<br />
tomando en cuenta el color principal, la intensidad y la tonalidad<br />
(por ejemplo, verde claro amarillento), evitando las comparaciones.<br />
La mayoría de minerales de mena son blancos, gris claro o<br />
coloreados, pero con tonalidades siempre pálidas.<br />
Podemos expresar la reflectancia en forma relativa a determinados<br />
minerales. Diremos que un mineral tiene reflectancia alta si ésta es<br />
mayor que la de la galena (42.9%), reflectancia media si es menor<br />
que la de la galena y mayor que la de la esfalerita (18.4%), y<br />
diremos que tiene reflectancia baja si es menor que la de esfalerita.<br />
Los minerales de ganga presentan reflectancia muy baja (< 9%) y<br />
se ven de color gris.<br />
Reflectancia alta<br />
Reflectancia media<br />
Reflectancia baja<br />
R > gn<br />
ef < R < gn<br />
R < ef
Microscopía Óptica de Minerales<br />
63<br />
100<br />
90<br />
80<br />
Ag<br />
70<br />
cav<br />
Au<br />
60<br />
py<br />
Reflectancia (%)<br />
50<br />
40<br />
apy (α, β, γ)<br />
cpy (ε,ο)<br />
gn<br />
Si<br />
30<br />
cc (α, β, γ)<br />
20<br />
ilm (ο)<br />
ilm (ε)<br />
cv (ε)<br />
10<br />
ilm (ε)-Oil<br />
cv (ο)<br />
0<br />
400 500 600 700<br />
LONGITUD Longitud de Onda <strong>DE</strong> ONDA (nm) (nm)<br />
Plata nativa<br />
Oro nativo<br />
Calaverita<br />
Ag<br />
Au<br />
cav<br />
Si Standard<br />
Calcosita (α,β ,γ)<br />
Covelita (ε)<br />
Si<br />
cc (α,β,γ)<br />
cv (ε)<br />
Pirita<br />
py<br />
Covelita (ο)<br />
cv (ο)<br />
Arsenopirita (α,β,γ)<br />
apy (α,β,γ)<br />
Ilmenita (ο)<br />
ilm (ο)<br />
Calcopirita (ε,ο)<br />
cpy (ε,ο)<br />
Ilmenita (ε)<br />
ilm (ε)<br />
Galena<br />
gn<br />
Ilmenita (ο aceite)<br />
ilm (ε)-Oil<br />
Figura 5.2<br />
Curvas de dispersión de longitud de onda del rayo incidente vs. reflectancia de diversos minerales y del patrón de Si<br />
(tomado de Baumann & Leeder, 1991).
64<br />
Humberto Chirif<br />
En la tabla 5.1 se presentan algunos minerales de colores<br />
característicos agrupados por su color, y en la figura 5.3 se presenta<br />
una lista de minerales ordenados por su reflectancia.<br />
Birreflectancia y pleocroísmo<br />
Análogamente a lo visto con el índice de refracción de los minerales<br />
transparentes, los minerales opacos isótropos presentan un único<br />
valor de reflectancia, mientras que en los anisótropos la reflectancia<br />
varía según el corte del mineral y su posición sobre la platina. La<br />
máxima diferencia de reflectancia de un mineral se conoce como<br />
birreflectancia.<br />
Tabla 5.1<br />
En los minerales isótropos, en los anisótropos con corte<br />
perpendicular a algún eje óptico y en los anisótropos con<br />
birreflectancia inferior a la detectable por el ojo humano, no<br />
observaremos cambios en la intensidad de reflexión al girar la<br />
platina. En los minerales anisótropos con birreflectancia detectable,<br />
observaremos que al girar la platina la intensidad de la luz reflejada<br />
varía, y en algunos casos también varía el color o la tonalidad<br />
(pleocroísmo).<br />
La birreflectancia y el pleocroísmo son observados en nícoles<br />
paralelos, con objetivos de poco aumento y el diafragma de apertura<br />
Algunos minerales distinguibles por su color en luz reflejada<br />
Color Mineral Color Mineral<br />
Blanco a gris<br />
blanquecino<br />
Gris<br />
Azul a gris<br />
azulado<br />
Galena<br />
Blanco amarillento Pirita<br />
Tennantita<br />
Marcasita<br />
Arsenopirita<br />
Rutilo<br />
Esfalerita<br />
Amarillo<br />
Oro Nativo<br />
Cuarzo<br />
Calcopirita<br />
Ilmenita<br />
Magnetita Crema rosáceo Pirrotita<br />
Covelita<br />
Calcosita<br />
Digenita<br />
Rosáceo, Rojo a<br />
marrón<br />
Bornita<br />
Cobre nativo<br />
Enargita<br />
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100<br />
cv tnr<br />
bn<br />
dg<br />
mt<br />
crm ef LIMs<br />
goe<br />
gf<br />
cp<br />
gn<br />
po<br />
mb<br />
cc<br />
CGRs<br />
hm<br />
en cup<br />
py Fe<br />
apy<br />
bv mr<br />
Cu<br />
Au<br />
Ag<br />
Figura 5.3<br />
REFLECTANCIA (%)<br />
Reflectancia con luz blanca en aire de los principales minerales de mena.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
65<br />
cerrado tanto como sea necesario. El fenómeno es más perceptible<br />
en el límite de granos o en los bordes de planos de macla, debido<br />
al contraste con individuos del mismo mineral, pero con diferente<br />
orientación óptica.<br />
Ambas propiedades se observan mejor con aceites de inmersión;<br />
cuanto mayor sea el índice de refracción del líquido, más marcadas<br />
se verán estas propiedades.<br />
Podemos calificar a la birreflectancia y al pleocroísmo como muy<br />
fuerte, fuerte, medio, débil, muy débil e irreconocible. En la tabla<br />
5.2 se presentan algunos ejemplos de minerales birreflectantes y<br />
pleocroicos.<br />
Anisotropía<br />
Análogamente a lo visto con la refracción en minerales<br />
transparentes, los rayos de luz linealmente polarizados de incidencia<br />
normal se reflejan en superficies pulidas de minerales opacos<br />
isótropos sin que varíe la dirección de vibración, en consecuencia,<br />
no pasará luz entre nícoles cruzados; mientras que, en minerales<br />
anisótropos, los rayos plano-polarizados se reflejan variando la<br />
dirección de vibración, por este motivo, pasará luz entre nícoles<br />
cruzados (ver figura 2.10).<br />
Definimos la propiedad anisotropía como la luminosidad que<br />
presentan los minerales anisótropos entre nícoles cruzados y sus<br />
cambios al girar la platina. Dicha luminosidad es generalmente<br />
baja, por ello, se debe trabajar con la máxima intensidad de luz y,<br />
de ser necesario, se debe retirar el filtro azul. El ambiente de<br />
trabajo debe ser oscuro para que la vista se adapte a la baja<br />
luminosidad del campo.<br />
En algunos minerales se observará un cambio brusco de<br />
luminosidad y hasta de color, aun cuando el campo esté débilmente<br />
iluminado. En otros minerales, la anisotropía será reconocida con<br />
dificultad.<br />
Los minerales que no muestren luminosidad entre nícoles cruzados<br />
pueden ser isótropos, anisótropos con corte especial o minerales<br />
con anisotropía por debajo del límite de detección del ojo humano.<br />
Hay que señalar que la incidencia oblicua de luz linealmente<br />
polarizada sobre minerales isótropos puede producir anisotropía<br />
anómala.<br />
Tabla 5.2<br />
Birreflectancia y pleocroísmo de algunos minerales observados en aire y con aceite de inmersión<br />
Fuerte a muy Fuerte<br />
Media<br />
Débil a muy Débil<br />
Grafito<br />
Covelita<br />
Molibdenita<br />
Pirrotita<br />
Marcasita<br />
Niquelita<br />
Enargita<br />
Arsenopirita<br />
Calcopirita<br />
Calcosita<br />
En Aire<br />
Rmáx Colores de Rmáx Colores de<br />
Rmin Pleocroismo Rmin Pleocroismo<br />
26,4 Blanco gris anaranjado 14,9 Blanco grisáceo marrón<br />
6,2 Gris azulado oscuro 0,5 Negro aterciopelado<br />
23,7 Azul oscuro 9,9 Púrpura<br />
7,2 Blanco azulado 1,1 Blanco verdoso<br />
38,6 Blanco 24,1 Blanco<br />
19,5 Blanco grisáceo 7,9 Verde oscuro<br />
39,9 Marrón grisáceo 26,8 Marrón<br />
34,8 Crema amarillento 22,2<br />
56,2 Amarillo claro 42,3 Amarillo claro<br />
49,1 Amarillo verdoso 34,3 Amarillo verdoso<br />
51,4 Amarillo claro rosáceo 38,3 Amarillo claro rosáceo<br />
46,1 33,2<br />
25,2 Rosado claro 11,7 Gris con tinte marrón<br />
24,2 con tinte marrón 10,9<br />
52,3 Blanco amarillento 37,6 Blanco<br />
51,9 37,2 Crema rosáceo<br />
45,0 Amarillo<br />
Amarillo<br />
44,6 Amarillo tinte marrón<br />
33,5 Blanco 18,3 Blanco azulado<br />
33,2 Blanco azulado 17,9<br />
En Aceite
66<br />
Humberto Chirif<br />
Por deformaciones en la red cristalina, algunos minerales isótropos<br />
pueden mostrar anisotropía anómala (como pirita, cobre nativo,<br />
cuprita, cobaltina, entre otros). Por ello, la anisotropía debe<br />
verificarse en varios granos.<br />
Podemos calificar a la anisotropía como muy fuerte, fuerte, media,<br />
débil, muy débil e irreconocible. En la tabla 5.3 se muestran algunos<br />
ejemplos de minerales anisótropos.<br />
Reflexiones internas<br />
Cuando la luz penetra en el interior de minerales translúcidos y se<br />
refleja en contactos, planos de clivaje, microfracturas o inclusiones,<br />
la superficie del grano se verá iluminada con un color relativamente<br />
característico para cada mineral. Dicha iluminación se conoce como<br />
reflexiones internas.<br />
Los minerales con reflectancia alta, por lo general, no presentan<br />
reflexiones internas, mientras que algunos minerales con<br />
reflectancia media y la mayoría de minerales con reflectancia baja<br />
si los presentan. Cuanto mayor sea la transparencia y menor la<br />
reflectancia, más marcadas serán las reflexiones internas.<br />
Las reflexiones internas se observan con nícoles cruzados. Se<br />
diferencia de la anisotropía en que no varía cada 90° (extinción) y<br />
en que su intensidad es menor.<br />
El color de las reflexiones internas es relativamente característico<br />
para cada mineral; sin embargo, existen algunos minerales cuyo<br />
color o tonalidad de reflexiones internas varían con su composición,<br />
y otros presentan reflexiones internas muy similares entre sí. En la<br />
tabla 5.4 se presentan algunos ejemplos de minerales con<br />
reflexiones internas.<br />
PROPIEDA<strong>DE</strong>S FÍSICAS Y MORFOLÓGICAS<br />
QUE SE ESTUDIAN CON LUZ REFLEJADA<br />
Las propiedades físicas y morfológicas que se estudian con luz<br />
reflejada son la dureza relativa, microdureza Vickers, clivaje,<br />
tamaño, forma, intercrecimientos, maclas y zona-miento. De ellas,<br />
el tamaño de los granos y la microdureza Vickers se pueden medir<br />
cuantitativamente.<br />
Dureza relativa<br />
La dureza relativa es una estimación cualitativa que hacemos por<br />
comparación de los efectos del pulido sobre diferentes minerales<br />
que ofrecen diferente resistencia a la abrasión. Los minerales de<br />
mayor dureza presentarán mayor relieve que los minerales menos<br />
duros. Al desenfocar el contacto, aumentando ligeramente la<br />
distancia entre el objetivo y la muestra, observaremos una tenue<br />
línea brillante, conocida como línea de Kalb, que se mueve hacia<br />
el mineral menos duro. Es importante remarcar que esto se debe<br />
a la diferencia de relieve en la superficie de la muestra y que es<br />
una propiedad completamente diferente a la sensación de relieve<br />
y a la línea de Becke, estudiadas en minerales transparentes<br />
(capítulo 3). Otra forma de comparar la dureza de los minerales es<br />
a través de las rayas producidas por las imperfecciones del pulido:<br />
en los minerales de baja dureza las rayas serán vigorosas, pero<br />
al pasar a superficies de minerales más duros las rayas se verán<br />
tenues, discontinuas o desaparecerán (ver figura 5.4).<br />
Calificamos la dureza relativa usando como patrones de<br />
comparación a la pirrotita, esfalerita, calcopirita o galena. En la<br />
tabla 5.5 se presenta una lista de minerales ordenados por su<br />
dureza.<br />
Dureza alta<br />
Dureza media<br />
Dureza baja<br />
Microdureza Vickers<br />
H > ef, po<br />
gn, cp < H < ef, po<br />
H < gn, cp<br />
La microdureza Vickers es una propiedad susceptible de ser medida<br />
cuantitativamente que se refiere a la resistencia de los minerales a<br />
ser penetrados por un cuerpo extraño, para ello se requiere del<br />
microdurímetro (o microesclerómetro) de Vickers descrito en el<br />
punto 5.1.<br />
Normalmente se trabaja con una carga estándar de 100 gr, y en<br />
caso de minerales de dureza muy alta se emplean cargas de hasta<br />
200 gr. Para cada medición se deben hacer por lo menos 10<br />
impactos, medir la longitud de las diagonales de las huellas y<br />
obtener un valor promedio de éstas. La microdureza Vickers<br />
Tabla 5.3<br />
Algunos ejemplos de minerales anisótropos<br />
Mineral<br />
Covelita, marcasita, molibdenita<br />
Jamesonita, enargita, pirrotita<br />
Arsenopirita, hematina, ilmenita<br />
Bornita, calcopirita, bournonita<br />
Calcosita, wurtzita, wolframita<br />
Anisotropía<br />
Muy Fuerte<br />
Fuerte<br />
Media<br />
Débil<br />
Muy Débil
Microscopía Óptica de Minerales<br />
67<br />
expresada en kg/mm 2 se calcula multiplicando la carga por el<br />
factor 1458,4 y dividiendo esto entre el cuadrado del promedio de<br />
las diagonales. En la figura 5.5 se representa en forma esquemática<br />
los tipos de huellas y fracturas dejadas por los impactos.<br />
FORMA <strong>DE</strong> LOS INDIVIDUOS<br />
Los cristales individuales, según el desarrollo de su forma externa,<br />
pueden ser euhedrales, subhedrales o anhedrales. Al igual que<br />
en el caso de los minerales transparentes (ver capítulo 3), la calidad<br />
de desarrollo del cristal y el hábito dependen principalmente de las<br />
condiciones del medio de formación.<br />
Debemos tener siempre presente que bajo el microscopio de<br />
polarización observamos sólo dos de las tres dimensiones del<br />
cristal, y la forma de la sección depende de la orientación del corte,<br />
así por ejemplo, un cubo puede presentar secciones triangulares,<br />
rectangulares, pentagonales o hexagonales, regulares o<br />
irregulares. La observación de diferentes cristales de un mismo<br />
mineral permite interpretar la forma tridimensional del mismo.<br />
En microscopía de luz reflejada empleamos el término genérico<br />
grano para referirnos a un individuo o a un agregado de individuos<br />
de un mismo mineral de forma más o menos globular, y empleamos<br />
el término playa para referirnos a un agregado amplio de un<br />
determinado mineral.<br />
Para reconocer la forma de los individuos en un agregado de<br />
minerales anisótropos debemos trabajar con nícoles cruzados, ya<br />
que la diferente orientación óptica de estos individuos permitirá<br />
diferenciarlos. Tratándose de un mineral isótropo será necesario<br />
un ataque microquímico para corroer los contactos y poder<br />
reconocer a los individuos.<br />
Tabla 5.4<br />
Algunos ejemplos de minerales con reflexiones internas<br />
Mineral<br />
Malaquita<br />
Azurita<br />
Oropimente<br />
Escalerita<br />
Casiterita<br />
Limonita<br />
Cinabrio<br />
Wolframita, hematina<br />
Reflexiones Internas<br />
Verde intenso<br />
Azul a azul oscuro<br />
Amarillo<br />
Amarillo claro hasta pardo rojo<br />
Amarillo, ámbar, algunas veces pardusco<br />
Amarillo pardo hasta rojo pardo oscuro<br />
Rojo bermellón<br />
Rojo oscuro<br />
A<br />
B<br />
A<br />
C<br />
B A B A C B<br />
Figura 5.4<br />
Dureza relativa. A la izquierda se observa una sección pulida vista en planta, y a la derecha, vista<br />
en sección transversal con la escala vertical exagerada. El relieve de los minerales de mayor<br />
dureza (mayor resistencia a la abrasión) destaca sobre el relieve de los minerales menos duros. Otra<br />
forma de comparar la dureza de los minerales es a través de las rayas producidas por las imperfecciones<br />
del pulido. En los minerales menos duros las rayas serán vigorosas, pero al pasar a superficies de<br />
minerales más duros las rayas se verán tenues, discontinuas o desaparecerán. En este ejemplo, el<br />
mineral B es el más duro, y C el más blando.
68<br />
Humberto Chirif<br />
Tabla 5.5<br />
Minerales de mena más importantes ordenados según su dureza relativa al pulido<br />
(Schneiderhöhn, 1952)<br />
Dureza Baja Dureza Media Dureza Alta<br />
Calcopirita Pirrotita Pirita<br />
Bornita Bravoita Marcasita<br />
Oro Nativo Pentlandita Arsenopirita<br />
Galena Esfalerita Hematina<br />
Arsénico Nativo Cuprita Ilmenita<br />
Antimonio Nativo Tenorita Magnetita<br />
Digenita Enargita Pirrotita<br />
Calcosita Cobre gris Bravoita<br />
Novelita Molibdenita Pentlandita<br />
Oropimente Calcopirita Esfalerita<br />
RECTO<br />
Recto<br />
CÓNCAVO<br />
Cóncavo<br />
CONVEXO<br />
Convexo<br />
SIGMOIDAL<br />
Sigmoidal<br />
ESTRELLA-RADIAL LADO-RADIAL CLIVAJE PARTICIÓN<br />
Estrella - Radial Lado - Radial Clivaje Partición<br />
CÁSCARAS<br />
CÁSCARA<br />
Cáscara<br />
CLIVAJE-CÁSCARA<br />
Clivaje - Cáscara<br />
CONCÉNTRICAS<br />
Cáscaras - Concéntricas<br />
Figura 5.5<br />
Microdureza Vicker. Barra del microesclerómetro mostrando la punta diamantada de forma piramidal (recuadro de la<br />
izquierda). Tipos de huellas (derecha arriba) y fracturas (derecha abajo) características de los impactos de la barra en<br />
minerales de diferentes durezas (tomado de Young & Millman, 1964; en Vaughan, 1990).
Microscopía Óptica de Minerales<br />
69<br />
Intercrecimientos<br />
En el estudio de las características geométricas de una roca (roca<br />
en su sentido más amplio), se consideran diversos aspectos tales<br />
como tamaño, forma y relaciones entre los componentes y<br />
agregados. Tal complejidad ha llevado a tratar por separado<br />
conjuntos de estas características, y para ello, se han empleado<br />
los términos textura, estructura, trama e intercrecimiento.<br />
La textura es el conjunto de características geométricas<br />
representativo de toda la roca. Estas características están<br />
determinadas por el grado de cristalinidad, la granularidad, la<br />
forma de los cristales y las relaciones mutuas entre ellos (MacKenzie,<br />
Donaldson & Guilford, 1982).<br />
La estructura es la disposición geométrica, generalmente repetitiva,<br />
de los integrantes de un cuerpo con respecto a un sistema de<br />
referencia a diferentes escalas, como por ejemplo pliegues,<br />
bandeamiento, alineaciones, zonamiento, etc. (Castroviejo, 1998).<br />
La trama es el conjunto de estructuras y textura de una roca.<br />
El intercrecimiento es la relación espacial entre los componentes<br />
minerales de un agregado, es decir, la más elemental de las<br />
características geométricas de una roca.<br />
A diferencia de las propiedades ópticas (color, pleocroísmo,<br />
anisotropía, etc.) y físicas (dureza relativa, maclas), que dependen<br />
de la naturaleza misma del mineral y las propiedades morfológicas<br />
(tamaño, forma o desarrollo de caras cristalinas, texturas,<br />
estructuras e intercrecimientos), varían según las condiciones de<br />
formación, por ello, su estudio nos sirve de base para<br />
interpretaciones genéticas. Para tal fin, Ramdohr (1969), Craig<br />
(1990), Baumann & Leeder (1991) agrupan a las texturas de<br />
minerales de mena por su origen e interpretan la génesis de cada<br />
una de ellas; sin embargo, hay que señalar que, en la etapa<br />
descriptiva de un estudio, es importante mantenernos ajenos a<br />
tales interpretaciones, ya que ello nos puede inducir a adoptar<br />
prematuramente algún modelo genético.<br />
El estudio de los intercrecimientos en forma objetiva nos indica el<br />
orden de aparición de los minerales (secuencia paragenética) y<br />
además nos da pautas para un adecuado tratamiento metalúrgico.<br />
De allí, la importancia de las clasificaciones objetivas de los tipos de<br />
intercrecimientos, entre las que se cuentan la de Smirnov (1982),<br />
Amstutz (1971) y, basada en esta última, la de Canchaya & Cardozo<br />
(1977), la cual se muestra en la figura 5.6. El formato mostrado en<br />
la figura 5.7 facilita el registro de intercrecimientos.
70<br />
Humberto Chirif<br />
1a SIMPLE<br />
Límites curvos<br />
o rectilineos.<br />
Es el tipo más<br />
frecuente.<br />
I I I I I I I V<br />
1b AMEBOI<strong>DE</strong><br />
Límites curvos<br />
y sinuosos. Muy<br />
frecuente.<br />
1c GRÁFICO O<br />
MIRMEQUÍTICO<br />
O EUTECTICO<br />
Común. Ejemplos:<br />
cp-stn, bn-cc<br />
1d DISEMINADO<br />
1e INCLUSIÓN<br />
2a CORONA<br />
Común. Ejemplos:<br />
cc, cv en py, cp<br />
2b SUB-CORONA<br />
2c CONCÉNTRICO<br />
Figura 5.6 Tipos geométricos de intercrecimientos entre minerales (Canchaya & Cardozo, 1977).
Microscopía Óptica de Minerales<br />
71<br />
I I I I I I I V<br />
2d COLOFORME<br />
3a SANDWICH<br />
Común. Ejemplos:<br />
cp en py, mb en py,<br />
cubanita en cp, il en mt.<br />
3b ESTRATIFICADO<br />
O LAMELAR<br />
Poco común.<br />
Ejemplos:<br />
po-pnt, il-mt.<br />
3c RETICULAR<br />
Poco común.<br />
Ejemplos:<br />
il en mt, bn en cp,<br />
cubanita en cp.<br />
3d VETEADO<br />
4a BOR<strong>DE</strong><br />
COMPUESTO<br />
4b COMPENETRACIÓN<br />
4c INTERSTICIAL<br />
Figura 5.6 (Continuación). Tipos geométricos de intercrecimientos entre minerales (Canchaya & Cardozo, 1977).
72<br />
Humberto Chirif<br />
ef<br />
cc<br />
py<br />
cv<br />
cc<br />
cp<br />
py<br />
cp<br />
py<br />
cp<br />
cc<br />
cp<br />
cc<br />
1a II<br />
2a I<br />
3d II<br />
po<br />
mt<br />
cv<br />
2a IV<br />
ef<br />
1d I<br />
po<br />
1e I<br />
mt<br />
1e I<br />
py<br />
1a II<br />
cp cc cv ef po<br />
Figura 5.7 Registro de intercrecimientos (según la clasificación de Canchaya & Cardozo, 1977).<br />
- Parte superior. Ejemplo de una muestra de mena constituida por pirita (py), calcopirita (cp), calcosita<br />
(cc), covelita (cv), esfalerita (ef), pirrotita (po) y magnetita (mt).<br />
- Parte inferior. Tabla de registro de intercrecimientos. Allí se indica, por ejemplo, que la calcopirita y la<br />
pirita presentan intercrecimientos simples (1a II); la calcosita forma coronas en torno a la pirita (2a I);<br />
la calcosita se encuentra veteada dentro de la calcopirita (3d II).
Boletín N° 1, Serie J - INGEMMET<br />
Dirección de Recursos Minerales y Energéticos<br />
CAPÍTULO VI<br />
SISTEMÁTICA PARA LA <strong>DE</strong>TERMINACIÓN <strong>DE</strong> <strong>MINERALES</strong><br />
METODOLOGÍA PARA LA <strong>DE</strong>TERMINACIÓN <strong>DE</strong><br />
<strong>MINERALES</strong><br />
La identificación de las especies minerales es la parte medular de<br />
cualquier estudio geocientífico y también de otras especialidades<br />
(metalúrgicas, por ejemplo). Un cuidadoso estudio de las<br />
propiedades es la base para dicha identificación. Para facilitarla<br />
existen tablas en las que los minerales se encuentran ordenados<br />
según una propiedad o una combinación de dos o más de ellas, lo<br />
cual nos permite hacer un seguimiento sistemático y llegar a una<br />
lista de las posibles especies. Otro tipo de tablas, donde se presentan<br />
a los minerales ordenados alfabéticamente o por clases<br />
mineralógicas y donde se consignan muy detalladamente sus<br />
propiedades, semejanzas y diferencias con otras especies, nos<br />
permiten la identificación final. La figura 6.1 representa<br />
esquemáticamente la estrategia para la determinación de minerales.<br />
TABLAS <strong>DE</strong>TERMINATIVAS <strong>DE</strong> <strong>MINERALES</strong><br />
TRANSPARENTES<br />
Es recomendable el uso de más de una tabla determinativa para<br />
así basar la identificación en varias propiedades. Entre las tablas<br />
más usadas en la etapa I tenemos las siguientes:<br />
- Tabla de birrefringencia (Michel-Lévy) - (Tabla 6.1)<br />
- Tabla de carácter óptico-signo óptico-color - (Tabla 6.2)<br />
- Tabla de carácter óptico-signo óptico-relieve-birrefringencia<br />
(Tabla 6.3 y 6.4)<br />
Para la etapa II pueden ser consultados libros de texto tales como:<br />
- Elements of Optical Mineralogy (Winchell, 1951)<br />
- Mineralogía óptica (Kerr, 1965)<br />
- Identificación microscópica de los minerales (Heinrich, 1970)<br />
- Optische Bestimmung der gesteinsbildenden Minerale (Tröger,<br />
1969)<br />
- Tabla de Birrefringencia de Michel-Lévy.<br />
TABLAS <strong>DE</strong>TERMINATIVAS <strong>DE</strong> <strong>MINERALES</strong><br />
OPACOS<br />
Existe una gran variedad de tablas, diagramas y programas<br />
computarizados aplicados a la determinación de minerales opacos,<br />
tanto para la etapa de seguimiento de las propiedades de la muestra<br />
problema como para la etapa de comparación (según la sistemática<br />
para la determinación de minerales explicada en el punto 5.1).<br />
Algunas de las tablas más usadas son las siguientes:<br />
- Schneiderhöhn (1952) - Schouten (1962)<br />
- Uytenbogaart & Burke (1971) - Ramdohr (1975)<br />
- Picot, P. & Johan, Z. (1982) - Spry, P.G. & Gedlinske,B.I.<br />
(1987)<br />
- IMA-COM QDF III (Criddle & Stanley, 1993)<br />
I<br />
Cuidadosa<br />
CUIDADOSA<br />
<strong>DE</strong>TERMINACIÓN determinación de<strong>DE</strong><br />
PROPIEDA<strong>DE</strong>S propiedades del <strong>DE</strong>L<br />
MINERAL mineral PROBLEMA problema<br />
TABLAS Tablas<br />
<strong>DE</strong>TERMINATIVAS<br />
Determinativas<br />
Lista de posibles<br />
LISTA <strong>DE</strong> POSIBLES<br />
<strong>MINERALES</strong> minerales<br />
II<br />
Verificación VERIFICACIÓN en la muestra EN de<br />
LAlas MUESTRA propiedades <strong>DE</strong> LAS de cada PROPIE- uno<br />
DA<strong>DE</strong>S <strong>DE</strong> CADA UNO <strong>DE</strong> LOS<br />
<strong>MINERALES</strong> de los minerales <strong>DE</strong> LA de LISTA la lista<br />
Identificación I<strong>DE</strong>NTIFICACIÓN del mineral<br />
<strong>DE</strong>L MINERAL<br />
Figura 6.1<br />
Secuencia de los pasos para la determinación de especies minerales.
74<br />
Humberto Chirif<br />
Tabla 6.1<br />
Tabla de Michel-Lévy mostrando rangos de birrefrigencia de los principales minerales.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
75<br />
Tabla 6.2<br />
Tabla de carácter y signo óptico vs. color (Kerr, 1965)<br />
+<br />
-<br />
+<br />
ROJO ROSA ANARANJADO PARDO AMARILLO<br />
Blenda<br />
Espinela<br />
Cliaquita<br />
Perovsquita<br />
Rutilo<br />
Piedmontita<br />
Perovsquita<br />
Sodalita<br />
Fluorita<br />
Perovsquita<br />
Granate<br />
Turmalina<br />
Corindón<br />
Piedmontita<br />
Titanita<br />
Estaurolita<br />
Clinocloro<br />
Perovsquita<br />
Perovsquita<br />
Piedmontita<br />
Estaurolita<br />
Perovsquita<br />
Blenda<br />
Fluorita<br />
Espinela<br />
Colofana<br />
Cliaquita<br />
Perovsquita<br />
Granate<br />
Circonio<br />
Casiterita<br />
Rutilo<br />
(Biotita)<br />
Dravita<br />
Stilpnomelana<br />
Turmalina<br />
Apatito<br />
Titanita<br />
Monacita<br />
Egirina-Augita<br />
Condrodita<br />
Perovsquita<br />
Sodalita<br />
Blenda<br />
Fluorita<br />
Espinela<br />
Colofana<br />
Granate<br />
Circonio<br />
Casiterita<br />
Rutilo<br />
(Cloritoide)<br />
(Biotita)<br />
Dravita<br />
Stilpnomelana<br />
Escorolita<br />
Turmalina<br />
Jarosita<br />
Piedmontita<br />
Titanita<br />
Estaurolita<br />
Monacita<br />
Cloritoide<br />
Clinocloro<br />
Egirina-Augita<br />
Condrodita<br />
±<br />
Iddingsita<br />
Iddingsita<br />
-<br />
Allanita<br />
Hiperstena<br />
Andalucita<br />
Dumortierita<br />
Biotita<br />
Allanita<br />
Flogopita<br />
Egirina<br />
Hiperstena<br />
Hornblenda<br />
Biotita<br />
Epídota<br />
Glaucofana<br />
Allanita<br />
Flogopita<br />
Actinolita<br />
Glauconita
76<br />
Humberto Chirif<br />
Tabla 6.2 (Continuación)<br />
Tabla de carácter y signo óptico vs. color (Kerr, 1965)<br />
VER<strong>DE</strong> AZUL VIOLETA GRIS NEGRO<br />
Fluorita<br />
Sodalita<br />
Fluorita Fluorita<br />
Sodalita<br />
+<br />
Espinela<br />
Perovsquita<br />
Granate<br />
Rutilo<br />
(Cloritoide)<br />
(Clorita)<br />
(Biotita)<br />
Espinela<br />
Lazurita<br />
Rutilo<br />
Perovsquita<br />
Rutilo<br />
Cliaquita<br />
Perovsquita<br />
Circonio<br />
Casiterita<br />
Rutilo<br />
Espinela<br />
Granate<br />
-<br />
Stilpnomelana<br />
Escorolita<br />
Turmalina<br />
Apatito<br />
Escorolita<br />
Corindón<br />
Apatito<br />
Escorolita<br />
Corindón<br />
Escorolita<br />
Apatito<br />
Escorolita<br />
Titanita<br />
Piedmontita<br />
Titanita<br />
Titanita<br />
+<br />
Cloritoide<br />
Clorita<br />
Egirina-Augita<br />
Cloritoide<br />
±<br />
Perovsquita<br />
Crocidolita<br />
Clorita<br />
Riebeckita<br />
Biotita<br />
Epídota<br />
Crocidolita<br />
Clorita<br />
Riebeckita<br />
Epídota<br />
Glaucofana<br />
Perovsquita<br />
Crocidolita<br />
Glaucofana<br />
Perovsquita<br />
Glaucofana<br />
-<br />
Lamprofilita<br />
Egirina<br />
Hiperstena<br />
Actinolita<br />
Glauconita<br />
Egirina<br />
Glauconita<br />
Hornblenda<br />
Dumortierita<br />
Cordierita<br />
Lazurita<br />
Dumortierita
Microscopía Óptica de Minerales<br />
77<br />
Tabla 6.3<br />
Tabla de signo óptico-relieve-birrefringencia para minerales anisótropos positivos<br />
(tomado de Pichler & Schmitt-Riegraf, 1993)<br />
r<br />
0,100<br />
0,750<br />
0,050<br />
0,030<br />
0,025<br />
0,020<br />
0,015<br />
0,010<br />
0,005<br />
0,000<br />
Thompsonita<br />
Plagioclasa<br />
Natrolita<br />
Gibbsita<br />
Harmotoma<br />
Heulandita<br />
Phillipsita<br />
Apofilita<br />
Chabacita<br />
Mesolita<br />
Mordenita<br />
Tridimita<br />
η<br />
1,65<br />
1,55 1,60 1,70 1,80<br />
Anhidrita<br />
Cordierita<br />
Crisolito<br />
Clinocloro<br />
Plagioclasa<br />
Calcedonia<br />
Lizardita<br />
Cuarzo<br />
Anhidrita<br />
Baritina<br />
MgFe-Cloritoide<br />
Topacio<br />
Forsterita<br />
Prehnita<br />
Enstatita<br />
Lawsonita<br />
Omfacita<br />
Sillimanita<br />
Jadeita<br />
Arfvedsonita<br />
Broncita<br />
Enstatita<br />
Akermanita<br />
Xenotimo<br />
Diopsido<br />
Piemontita<br />
Estilpnomelano<br />
Titanoaugita<br />
Augita<br />
Diopsido<br />
Pigeonita<br />
Pumpellita<br />
Thulita<br />
Zoisita<br />
Cloritoide<br />
Estaurolita<br />
Clinozoisita<br />
1,65<br />
1,55 1,60 1,70 1,80<br />
Rutilo<br />
Siderita<br />
Titanita<br />
Zinnwaldita<br />
Egirina-augita<br />
Aenigmatita<br />
Fayalita<br />
circon<br />
Ortita
78<br />
Humberto Chirif<br />
Tabla 6.3 (Continuación)<br />
Tabla de signo óptico-relieve-birrefringencia para minerales anisótropos positivos<br />
(tomado de Pichler & Schmitt-Riegraf, 1993)<br />
r<br />
1,65<br />
1,55 1,60 1,70 1,80<br />
Aragonito<br />
Calcita<br />
Goethita<br />
0,100<br />
0,750<br />
0,050<br />
0,030<br />
0,025<br />
0,020<br />
0,015<br />
0,010<br />
Cancrinita<br />
Epistilbita<br />
Plagioclasa<br />
Skolezita<br />
Stilbita<br />
K-Feldespato<br />
Laumontita<br />
Meionita<br />
Talco<br />
Zinnwaldita<br />
Lepidolita<br />
Cordierita<br />
Pennina<br />
Plagioclasa<br />
Antigorita<br />
Crisolita<br />
Berilo<br />
Muscovita<br />
Glauconita<br />
Phengita<br />
Flogopita<br />
Seladonita<br />
Glaukonit<br />
Seladonita<br />
Andalucita<br />
Wollastonita<br />
Fe-Clorita<br />
FeMg-Clorita<br />
Biotita<br />
Ti-Biotita<br />
Turmalina<br />
Actinolita<br />
Glaucofana<br />
Tremolita<br />
Smaragdita<br />
Tchermakita<br />
Barkevikita<br />
Katophorita<br />
Crossita<br />
Gehlenita<br />
Arvedsonita<br />
Mg-Riebeckita<br />
Magnesita<br />
Oxybiotita<br />
Egirina-Augita<br />
Oxyhornblenda<br />
Oxyhomblende Anatasa<br />
Epidota<br />
Piemontita<br />
Kersutita<br />
Hastingsita<br />
Distena<br />
Cloritoide<br />
Hiperstena<br />
Ortosa<br />
0,005<br />
0,000<br />
Analcima<br />
Apofilita<br />
Chabacita<br />
Cristobalita<br />
Mordenita<br />
Nefelina<br />
Marialita<br />
η<br />
Apatito<br />
Corindón<br />
Vesuviana<br />
1,65<br />
1,55 1,60 1,70 1,80
Microscopía Óptica de Minerales<br />
79<br />
SCHNEI<strong>DE</strong>RHÖHN (1952)<br />
DUREZA / ANISOTROPIA / COLOR<br />
BLANCO<br />
ISOTROPO<br />
LIGERAMENTE<br />
COLOREADO<br />
DUREZA<br />
RELATIVA<br />
< gn<br />
(gn - po)<br />
> po<br />
<strong>DE</strong>BILMENTE<br />
ANISOTROPO<br />
ANISOTROPO<br />
CLARAMENTE<br />
COLOREADO<br />
SCHOUTEN<br />
(1962)<br />
COLOR / ANISOTROPIA / REFLEJOS / DUREZA / REFLECTANCIA<br />
COLOR / REFLECTANCIA / DUREZA /<br />
REFLEJOS / ANISOTROPIA /BIRREFLECTANCIA<br />
COLORES<br />
<strong>DE</strong>FINIDOS<br />
AZUL<br />
VER<strong>DE</strong><br />
PARDO<br />
AMARILLO<br />
REFLEJOS<br />
INTERNOS<br />
DUREZA<br />
RELATIVA<br />
VISIBLES<br />
AUSENTES<br />
ALTA<br />
MEDIA-BAJA<br />
ROJIZO<br />
REFLEC-<br />
TANCIA<br />
ALTA<br />
MEDIA<br />
BAJA<br />
COLORES<br />
NO<br />
<strong>DE</strong>FINIDOS<br />
REFLECT.<br />
>50<br />
REFLECT.<br />
80<br />
Humberto Chirif<br />
Tabla 6.4<br />
Comparación de propiedades de glaucofana, actinolita y tremolita<br />
(basado en Pichler & Schmitt-Riegraf, 1993)<br />
Glaucofana Actinolita Tremolita<br />
Color Color<br />
Azul a violeta<br />
Incoloro a verde Incoloro a verde<br />
azulado<br />
azulado<br />
Pleocroismo Fuerte No reconocible No reconocible<br />
Relieve<br />
Medio Medio Medio<br />
α = 1.595 , - 1.630 , α = 1.647 ,<br />
α = 1.608 ,<br />
Índice Índice de de refracción β = 1.614 , - 1.650 , β = 1.659 ,<br />
β = 1.618 ,<br />
y birrefringencia<br />
y birregrigencia<br />
γ = 1.620 , - 1.652 , γ = 1.667 ,<br />
γ = 1.630 ,<br />
0.025 , - 0.022 , 0.020 ,<br />
0.022 ,<br />
Extinción Extinción<br />
Simétrica, recta y Simétrica, recta y Simétrica, recta y<br />
oblicua según corte oblicua según corte oblicua según corte<br />
Carácter Cáracter óptico Biáxico negativo Biáxico negativo Biáxico negativo<br />
Ángulo 2V 2V
Microscopía Óptica de Minerales<br />
81<br />
Foto 6.2<br />
Al girar la platina se observa una fuerte variación de color de gris claro a violeta azulado<br />
(pleocroísmo fuerte). Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.<br />
Foto 6.3<br />
El mineral problema también presenta formas tabulares subhedrales correspondientes a cortes<br />
prismáticos. Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.
82<br />
Humberto Chirif<br />
Foto 6.4<br />
Al girar la platina nuevamente se observa una fuerte variación de color de violeta claro a azul<br />
(pleocroísmo fuerte). Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.<br />
Foto 6.5<br />
Extinción oblicua de muy bajo ángulo (aproximadamente 4º). Observación con luz transmitida<br />
y nícoles paralelos.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
83<br />
Foto 6.6<br />
Al girar 45º a partir de la posición de extinción, el cristal se ubica en la posición de máxima<br />
anisotropía. El máximo color de interferencia es verde de segundo orden, lo que corresponde a<br />
una birrefringencia de alrededor de 0,024. Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.<br />
Foto 6.7<br />
Observación con objetivo de alto aumento (40x) para elección de la zona a estudiar con luz<br />
conoscópica. La zona encerrada en el círculo es óptima por no estar cruzada por planos de<br />
clivaje y estar exenta de inclusiones o alteraciones. Observación con luz transmitida y nícoles<br />
paralelos.
84<br />
Humberto Chirif<br />
Foto 6.8<br />
Figura de interferencia biáxica negativa. Observación con luz transmitida conoscópica y nícoles paralelos, sin<br />
compensador (izquierda) y con compensador de yeso (derecha).
Boletín N° 1, Serie J - INGEMMET<br />
Dirección de Recursos Minerales y Energéticos<br />
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eds. Advanced microscopic studies of ore minerals.<br />
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Metall. Trans.,73(7): 437-466.
PÁGINA EN BLANCO
ANEXO 1<br />
PROPIEDAD <strong>DE</strong> LOS<br />
<strong>MINERALES</strong> TRANSPARENTES
Microscopía Óptica de Minerales<br />
89<br />
COLOR, PLEOCROÍSMO, RELIEVE Y LÍNEA <strong>DE</strong> BECKE<br />
Foto A1.1<br />
Cristal de olivino. Color pardo rosáceo, relieve positivo alto y pleocroísmo ausente. Observación con luz transmitida y nícoles<br />
paralelos.<br />
Foto A1.2<br />
Cristal de titanita. Color pardo amarillento, relieve positivo alto y pleocroísmo débil. Observación con luz transmitida y nícoles<br />
paralelos.<br />
Foto A1.3<br />
Cristal de biotita. Color beige a pardo anaranjado intenso, relieve positivo medio y pleocroísmo fuerte. Observación con luz<br />
transmitida y nícoles paralelos.
90<br />
Humberto Chirif<br />
Foto A1.4<br />
Cristal subhedral de plagioclasa (izquierda) y cristal subhedral de cuarzo (derecha). Obsérvese el carácter incoloro de ambos<br />
minerales, así como el relieve positivo bajo de la plagioclasa y el relieve negativo del cuarzo con respecto a minerales vecinos.<br />
Foto A1.5<br />
Cristal de circón visto con luz transmitida, campo oscurecido y nícoles paralelos. A la izquierda, el cristal enfocado (obsérvese<br />
el relieve alto), y a la derecha, desenfocado, aumentando la distancia de trabajo. Nótese que se ha formado una línea brillante<br />
en la parte interna del perímetro, lo cual indica que el circón tiene mayor índice de refracción que el mineral vecino.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
91<br />
MORFOLOGÍA / CLIVAJE<br />
Foto A1.6<br />
Cristal anhedral de calcita. Clivaje bueno en la dirección A. Planos de maclas en las<br />
direcciones B y C. La alta birrefringencia de este mineral permite notar las maclas<br />
aun en nícoles paralelos. Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.<br />
Foto A1.7<br />
Cristal anhedral de biotita. Obsérvese el clivaje perfecto en la dirección señalada.<br />
Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.
92 Humberto Chirif<br />
Foto A1.8<br />
Cristales subhedrales de granate. Obsérvese el relieve positivo alto. Observación<br />
con luz transmitida y nícoles paralelos.<br />
Foto A1.9<br />
Cristal euhedral de cuarzo. Obsérvese las trazas de la fractura concoidal (líneas<br />
curvas). Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
93<br />
Foto A1.10<br />
Cristal euhedral de plagioclasa.Obsérvese el clivaje bueno en dos direcciones.<br />
Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.<br />
Foto A1.11<br />
Cristal euhedral de hornblenda. Obsérvese el clivaje bueno en dos direcciones.<br />
Observación con luz transmitida y nícoles paralelos.
94 Humberto Chirif<br />
EXTINCIÓN<br />
Foto A1.12 Agregado radial de calcedonia mostrando extinción paralela. Observación con luz<br />
transmitida y nícoles cruzados.<br />
Foto A1.13<br />
Cristal prismático de anfíbol mostrando extinción oblicua de 39º. Observación con<br />
luz transmitida y nícoles cruzados.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
95<br />
Determinación del tipo de plagioclasas por el método del ángulo de extinción<br />
(Método Michel-Lévy)<br />
Izq.<br />
Der.<br />
010<br />
MACLA TIPO<br />
ALBITA POLISINTÉTICA<br />
ÁNGULO <strong>DE</strong> EXTINCIÓN A LA<br />
IZQUIERDA Y A LA <strong>DE</strong>RECHA<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
oligoclasa andesina labradorita bytownita<br />
ÍNDICE<br />
REFRACCIÓN<br />
SIGNO ÓPTICO<br />
1,53 1,54 1,55 1,56 1,57 1,58 1,59<br />
+ +- +- - - - -<br />
En cortes perpendiculares a los planos de macla polisintética tipo albita (010), el ángulo de extinción a la izquierda de un<br />
conjunto de individuos tiene el mismo valor que el ángulo de extinción a la derecha del otro conjunto.<br />
Para la determinación del tipo de plagioclasa, en primer lugar, hay que obtener el ángulo de extinción promedio de cristales<br />
con el corte indicado en el párrafo anterior, aceptando, para ello, aquellos en los que los ángulos a la izquierda y a la<br />
derecha no difieran en más de seis grados. Luego, ubicamos el valor del ángulo de extinción promedio en el eje de las<br />
abscisas y trazamos una horizontal hasta hallar el punto de intersección con la curva; la ordenada correspondiente a ese<br />
punto será el componente de anortita (An) de la plagioclasa.<br />
Observemos que las plagioclasas cálcicas (labradorita, bytownita y anortita) presentan ángulos de extinción mayores a<br />
30º. Ángulos de extinción entre 20º y 30º corresponden a andesina (An > 37). Ángulos de extinción entre 10º y 20º<br />
corresponden a albita-oligoclasa (An < 13) o a oligoclasa-andesina (27 < An < 37); en el primer caso, el relieve será<br />
negativo, y en el segundo, positivo. Finalmente, los ángulos de extinción menores a 10º corresponden a oligoclasa (13<br />
< An < 27).
96 Humberto Chirif<br />
Foto A1.14<br />
Cristal de plagioclasa mostrando un ángulo de extinción de 25º a la izquierda y 23º a la<br />
derecha. En la parte superior el cristal en posición 0º. El método de Michel-Lévy indica<br />
que se trata de andesina de An=42. Observación con luz transmitida y nícoles cruzados.<br />
Foto A1.15<br />
Cristal de cuarzo de aproximadamente 1.4 mm de diámetro, cortado por venillas de<br />
cuarzo, espesor micrométrico. El grano grande de cuarzo presenta extinción ondulante<br />
(obsérvese que la superficie no se oscurece homogéneamente). Observación con luz<br />
transmitida y nícoles cruzados.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
97<br />
COLOR <strong>DE</strong> INTERFERENCIA<br />
Foto A1.16<br />
Cristal de la foto A1.13 girado 45º a partir de la posición de extinción, mostrando<br />
máximo color de interferencia azul claro verdoso de segundo orden, lo que en la tabla<br />
de Michel-Lévy corresponde a una birrefringencia de 0,023. Obsérvese que el máximo<br />
color de interferencia está distribuido más o menos uniformemente en toda la superficie<br />
denotando un espesor parejo de 30 mm, salvo en los bordes y en la fractura central del<br />
lado derecho, donde el menor espesor se manifiesta con colores de menor orden<br />
(azul, rojo hasta amarillo de primer orden). Observación con luz transmitida y nícoles<br />
cruzados.<br />
Foto A1.17<br />
Detalle de la foto anterior. Obsérvese en los bordes colores de interferencia<br />
correspondientes a espesores menores para la misma birrefringencia. Observación<br />
con luz transmitida y nícoles cruzados.
98 Humberto Chirif<br />
Foto A1.18<br />
Agregado de cristales de anfíboles en nícoles paralelos (izquierda) y cruzados (derecha) mostrando diferentes<br />
cortes y en consecuencia diferentes colores de interferencia. El individuo C se encuentra en su posición de<br />
extinción.<br />
Foto A1.19<br />
Foto anterior girada 45º. El individuo C muestra su máximo color de interferencia (verde de segundo orden).<br />
Obsérvese que los colores no son uniformes dentro de cada individuo, lo cual indica que el espesor no es<br />
parejo.<br />
Foto A1.20<br />
Titanita en nícoles paralelos (izquierda) y cruzados (derecha) mostrando colores de interferencia de alto orden,<br />
lo cual se observa como una mezcla mal definida de tonalidades crema, rosáceo y verde.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
99<br />
ELONGACIÓN<br />
A<br />
B<br />
C<br />
D<br />
Foto A1.21<br />
Cristal euhedral de talco mostrando elongación largo-rápido. Observación con luz transmitida y nícoles cruzados.<br />
A (sin compensador):<br />
B (sin compensador):<br />
C (con compensador de yeso):<br />
D (con compensador de yeso):<br />
Cristal en posición de extinción (paralela).<br />
Cristal en posición de máxima anisotropía mostrando color de interferencia verde de 2. o<br />
orden (desfase de aproximadamente 750 nm).<br />
Se ha producido sustracción, de verde de 2. o orden se ha pasado a blanco grisáceo<br />
(750nm – 550 nm = 200 nm).<br />
Al girar 90º se pasa a la posición de adición; de verde de 2. o orden a verde de 3. o orden<br />
(750nm + 550 nm = 1300 nm).
100 Humberto Chirif<br />
MACLAS Y ZONAMIENTO<br />
Foto A1.22<br />
Cristal de plagioclasa con macla combinanda albita-Carlsbad. Observación con luz<br />
transmitida y nícoles cruzados.<br />
Foto A1.23<br />
Cristal de plagioclasa con macla tipo periclina algo curvada por deformación mecánica<br />
del cristal. Observación con luz transmitida y nícoles cruzados.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
101<br />
Foto A1.24<br />
Cristal de plagioclasa cortado paralelamente al 010, mostrando líneas de crecimiento<br />
y estructura zonada. Observación con luz transmitida y nícoles cruzados.<br />
Foto A1.25<br />
Cristal de anfíbol con macla inclinada. Observación con luz transmitida y nícoles<br />
cruzados.
102 Humberto Chirif<br />
Foto A1.26<br />
Cristal de piroxeno maclado. Observación con luz transmitida y nícoles cruzados.
ANEXO 2<br />
PROPIEDA<strong>DE</strong>S <strong>DE</strong> LOS<br />
<strong>MINERALES</strong> OPACOS
Microscopía Óptica de Minerales<br />
105<br />
COLOR, REFLECTANCIA Y BIRREFLECTANCIA<br />
Foto A2.1<br />
Cristales anhedrales de bornita, calcopirita, calcosita y digenita mostrando sus colores<br />
característicos: de rosado a marrón de la bornita, amarillo de la calcopirita, azul de la<br />
digenita y gris azulado de la calcosita. Obsérvese el orden de reflectancias: calcopirita<br />
> calcosita > digenita > bornita. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.<br />
Foto A2.2<br />
Covelita alterando a calcopirta. Obsérvese el pleocroísmo fuerte y la birreflectancia<br />
de la covelita (algunos cristales son de color azul y otros gris azulado). Procedencia:<br />
Mina Tintaya, Perú. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.
106<br />
Humberto Chirif<br />
Foto A2.3<br />
Intercrecimiento simple de calcopirita (amarillo) con magnetita (blanco grisáceo). En el<br />
cristal de magnetita del lado izquierdo, se observan inclusiones de pirrotita (color<br />
rosáceo). El conjunto se encuentra rodeado de bornita y covelita. Procedencia: Mina<br />
Raúl-Condestable, Perú. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.<br />
Foto A2.4<br />
Intercrecimiento de cristales anhedrales de pirrotita (rosado pálido, parte central de la<br />
foto), magnetita (gris claro) y calcopirita (amarillo, parte centro superior e inferior).<br />
Procedencia: Mina Raúl-Condestable, Perú. Observación con luz reflejada y nícoles<br />
paralelos.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
107<br />
ISOTROPÍA Y ANISOTROPÍA<br />
Foto A2.5<br />
Cristales euhedrales de pirita mostrando su característico color amarillo pálido y su isotropía. Observación con luz<br />
reflejada, nícoles paralelos (izquierda) y cruzados (derecha).<br />
Foto A2.6<br />
Cristales euhedrales de arsenopirita, mostrando su característico color blanco y su anisotropía moderada que evidencia<br />
zonamiento (parte central ligeramente mas oscura). Observación con luz reflejada, nícoles paralelos (izquierda) y<br />
cruzados (derecha).<br />
Foto A2.7<br />
Cristales de enargita mostrando su anisotropía fuerte. Observación con luz reflejada, nícoles paralelos (izquierda) y cruzados<br />
(derecha).
108<br />
Humberto Chirif<br />
CLIVAJE, DUREZA RELATIVA<br />
Foto A2.8<br />
Cristales anhedrales de galena (blanco, parte central y derecha de la foto), esfalerita<br />
(gris) y cobres grises (gris claro ligeramente versoso, parte izquierda). Asociado a la<br />
esfalerita se observan pequeños granos anhedrales de calcopirita. Es típico en la<br />
galena la formación de finísimas oquedades de forma triangular generadas por el clivaje<br />
cúbico del mineral. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.<br />
Foto A2.9<br />
Intercrecimiento simple de galena (blanco, parte central) y cobre gris (ligeramente<br />
verdoso). Obsérvese rayas en la galena que no pasan al cobre gris debido a su menor<br />
dureza (menor resistencia al rayado). Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
109<br />
REFLEJOS INTERNOS<br />
Foto A2.10<br />
Cristal de pirargirita anhedral mostrando intensos reflejos internos de color rojo que<br />
enmascaran la anisotropía. Procedencia: Mina Selene, Perú. Observación con luz<br />
reflejada y nícoles paralelos.<br />
Foto A2.11<br />
Cristal de pirargirita anhedral. Compare la anisotropía de un extremo del cristal a<br />
otro, además de los reflejos internos muy intensos de color rojo. Procedencia: Mina<br />
Selene, Perú. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.
110<br />
Humberto Chirif<br />
TEXTURAS E INTERCRECIMIENTOS<br />
Foto A2.12<br />
Intercrecimiento simple de calcopirita y bornita con corona de calcosita y digenita.<br />
Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.<br />
Foto A2.13<br />
Corona de covelita en torno a calcopirita. Observación con luz reflejada y nícoles<br />
paralelos.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
111<br />
Foto A2.14<br />
Detalle de la foto A2.13 mostrando el borde compuesto (propio de reacción) entre<br />
calcopirita y covelita. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.<br />
Foto A2.15<br />
Relictos de calcopirita con corona de safflorita. Observación con luz reflejada y<br />
nícoles paralelos.
112<br />
Humberto Chirif<br />
Foto A2.16<br />
Goetita coloforme. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.<br />
Foto A2.17<br />
Foto anterior en nícoles cruzados. Con colores rojos y anaranjados se observan las<br />
sucesivas capas de goetita coloforme. Observación con luz reflejada y nícoles<br />
cruzados.
Microscopía Óptica de Minerales<br />
113<br />
Foto A2.18<br />
Textura brechosa (veteada). Intercrecimiento de hematita (gris claro) con goetita<br />
coloforme (gris oscuro). Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.<br />
Foto A2.19<br />
Textura brechosa. Calcopirita intensamente cortada por venillas con relleno de<br />
calcosita y digenita. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.
114<br />
Humberto Chirif<br />
Foto A2.20<br />
Textura de exsolución. Cristal de ilmenita anhedral que muestra anisotropía gris y<br />
lamelas de exsolución de hematita. Procedencia: Tapo, Perú. Observación con luz<br />
reflejada y nícoles cruzados.<br />
Foto A2.21<br />
Textura de exsolución de calcopirita en esfalerita. A la izquierda la playa de galena.<br />
Procedencia: Mina Colquijirca, Perú. Observación con luz reflejada y nícoles paralelos.
ANEXO 3<br />
EL MICROSCOPIO <strong>DE</strong> POLARIZACIÓN Y SUS PARTES
Microscopía Óptica de Minerales<br />
117<br />
A<br />
B<br />
C<br />
E<br />
F<br />
D<br />
G<br />
H<br />
I<br />
K<br />
M<br />
J<br />
L<br />
LL<br />
N<br />
Foto A3.1<br />
Microscopio de polarización universal (luz transmitida y luz reflejada).<br />
A = Oculares<br />
B = Salida trinocular<br />
C = Lente Amicci-Bertrand<br />
D = Analizador<br />
E = Compensadores<br />
F = Tubo epiiluminador (para luz reflejada)<br />
G = Fuente del tubo epiiluminador<br />
H = Sistema revolver de objetivos<br />
I = Platina circular y giratoria<br />
J = Estativo<br />
K = Conjunto subplatina (condensador de bajo poder, polarizador, diafragma y<br />
L = Interruptor<br />
condensador de alto poder)<br />
LL = Regulador de intensidad de luz<br />
M = Filtro azul<br />
N = Base (incluye fuente luminosa)
118<br />
Humberto Chirif<br />
Cámara<br />
Adaptador<br />
Tubo de Enfoque<br />
Tubo Trinocular<br />
Foto A3.2<br />
Sistema de fotografia digital instalado en la salida trinocular.<br />
Foto A3.3<br />
Sistema de fotografia digital instalado en el ocular. Retirar<br />
el ocular e instalar directamente el tubo adaptador y la<br />
cámara.