Minerales

Minerales fluorescentes



Aprenda sobre los minerales y rocas que "brillan" bajo la luz ultravioleta.


Minerales fluorescentes: Una de las exhibiciones más espectaculares del museo es una habitación oscura llena de rocas fluorescentes y minerales que se iluminan con luz ultravioleta. Brillan con una increíble variedad de colores vibrantes, en marcado contraste con el color de las rocas en condiciones de iluminación normal. La luz ultravioleta activa estos minerales y hace que emitan temporalmente luz visible de varios colores. Esta emisión de luz se conoce como "fluorescencia". La maravillosa fotografía de arriba muestra una colección de minerales fluorescentes. Fue creado por el Dr. Hannes Grobe y es parte de la colección Wikimedia Commons. La foto se usa aquí bajo una licencia Creative Commons.

Clave mineral fluorescente: Este boceto es una clave para las rocas y minerales fluorescentes en la imagen en color grande en la parte superior de esta página. Los minerales fluorescentes en cada muestra son: 1. Cerusita, Barita - Marruecos; 2. Scapolite - Canadá; 3. Hardystonita (azul), Calcita (rojo), Willemite (verde) - Nueva Jersey; 4. Dolomita - Suecia; 5. Adamite - México; 6. Scheelita - localidad desconocida; 7. Ágata - Utah; 8. Tremolita - Nueva York; 9. Willemite - Nueva Jersey; 10. Dolomita - Suecia; 11. Fluorita, Calcita - Suiza; 12. Calcita - Rumania; 13. Riolita - localidad desconocida; 14. Dolomita - Suecia; 15. Willemite (verde), Calcita (rojo), Franklinita, Rhodonita - Nueva Jersey; 16. Eucryptite - Zimbabwe; 17. Calcita - Alemania; 18. Calcita en un nódulo septariano - Utah; 19. Fluorita - Inglaterra; 20. Calcita - Suecia; 21. Calcita, Dolomita - Cerdeña; 22. Dripstones - Turquía; 23. Scheelita - localidad desconocida; 24. Aragonita - Sicilia; 25. Benitoita - California; 26. Geoda de cuarzo - Alemania; 27. Dolomita, mineral de hierro - Suecia; 28. Desconocido; 29. corindón sintético; 30. Powellite - India; 31. Hialita (ópalo) - Hungría; 32. Vlasovita en Eudyalita - Canadá; 33. Calcita Spar - México; 34. Manganocalcita? - Suecia 35. Clinohidrita, Hardystonita, Willemite, Calcita - Nueva Jersey; 36. Calcita - Suiza; 37. Apatita, Diópsido - Estados Unidos; 38. Dolostone - Suecia; 39. Fluorita - Inglaterra; 40. Manganocalcita - Perú; 41. Hemimorfita con Esfalerita en gangue - Alemania; 42. Desconocido; 43. Desconocido; 44. Desconocido; 45. Dolomita - Suecia; 46. ​​Calcedonia - localidad desconocida; 47 Willemite, Calcita - Nueva Jersey. Esta imagen fue producida por el Dr. Hannes Grobe y es parte de la colección Wikimedia Commons. Se usa aquí bajo una licencia Creative Commons.

¿Qué es un mineral fluorescente?

Todos los minerales tienen la capacidad de reflejar la luz. Eso es lo que los hace visibles para el ojo humano. Algunos minerales tienen una propiedad física interesante conocida como "fluorescencia". Estos minerales tienen la capacidad de absorber temporalmente una pequeña cantidad de luz y un instante después liberar una pequeña cantidad de luz de una longitud de onda diferente. Este cambio en la longitud de onda provoca un cambio temporal de color del mineral en el ojo de un observador humano.

El cambio de color de los minerales fluorescentes es más espectacular cuando están iluminados en la oscuridad por la luz ultravioleta (que no es visible para los humanos) y liberan luz visible. La fotografía de arriba es un ejemplo de este fenómeno.

Cómo funciona la fluorescencia: Diagrama que muestra cómo interactúan los fotones y los electrones para producir el fenómeno de fluorescencia.

Fluorescencia en más detalle

La fluorescencia en los minerales ocurre cuando un espécimen se ilumina con longitudes de onda específicas de luz. La luz ultravioleta (UV), los rayos X y los rayos catódicos son los tipos típicos de luz que desencadenan la fluorescencia. Estos tipos de luz tienen la capacidad de excitar electrones susceptibles dentro de la estructura atómica del mineral. Estos electrones excitados saltan temporalmente a un orbital más alto dentro de la estructura atómica del mineral. Cuando esos electrones vuelven a caer a su orbital original, se libera una pequeña cantidad de energía en forma de luz. Esta liberación de luz se conoce como fluorescencia. 1

La longitud de onda de la luz liberada de un mineral fluorescente a menudo es claramente diferente de la longitud de onda de la luz incidente. Esto produce un cambio visible en el color del mineral. Este "brillo" continúa mientras el mineral se ilumine con luz de la longitud de onda adecuada.

¿Cuántos minerales fluorescen en luz ultravioleta?

La mayoría de los minerales no tienen una fluorescencia notable. Solo alrededor del 15% de los minerales tienen una fluorescencia visible para las personas, y algunas muestras de esos minerales no fluorescen. 2 La fluorescencia generalmente ocurre cuando hay impurezas específicas conocidas como "activadores" dentro del mineral. Estos activadores son típicamente cationes de metales tales como: tungsteno, molibdeno, plomo, boro, titanio, manganeso, uranio y cromo. También se sabe que los elementos de tierras raras como el europio, el terbio, el disprosio y el itrio contribuyen al fenómeno de fluorescencia. La fluorescencia también puede ser causada por defectos estructurales del cristal o impurezas orgánicas.

Además de las impurezas "activadoras", algunas impurezas tienen un efecto amortiguador sobre la fluorescencia. Si el hierro o el cobre están presentes como impurezas, pueden reducir o eliminar la fluorescencia. Además, si el mineral activador está presente en grandes cantidades, eso puede reducir el efecto de fluorescencia.

La mayoría de los minerales fluorescentes de un solo color. Otros minerales tienen múltiples colores de fluorescencia. Se sabe que la calcita fluoresce en rojo, azul, blanco, rosa, verde y naranja. Se sabe que algunos minerales exhiben múltiples colores de fluorescencia en una sola muestra. Estos pueden ser minerales en bandas que exhiben varias etapas de crecimiento a partir de soluciones parentales con composiciones cambiantes. Muchos minerales fluorescen un color bajo la luz ultravioleta de onda corta y otro color bajo la luz ultravioleta de onda larga.

Fluorita: Muestras de fluorita pulidas en tambor en luz normal (arriba) y bajo luz ultravioleta de onda corta (abajo). La fluorescencia parece estar relacionada con el color y la estructura de bandas de los minerales a la luz, lo que podría estar relacionado con su composición química.

Fluorita: el original "mineral fluorescente"

Una de las primeras personas en observar fluorescencia en minerales fue George Gabriel Stokes en 1852. Observó la capacidad de la fluorita de producir un resplandor azul cuando se ilumina con luz invisible "más allá del extremo violeta del espectro". Llamó a este fenómeno "fluorescencia" después del mineral fluorita. El nombre ha ganado amplia aceptación en mineralogía, gemología, biología, óptica, iluminación comercial y muchos otros campos.

Muchos especímenes de fluorita tienen una fluorescencia lo suficientemente fuerte que el observador puede llevarlos afuera, mantenerlos a la luz del sol, luego moverlos a la sombra y ver un cambio de color. Solo unos pocos minerales tienen este nivel de fluorescencia. La fluorita generalmente brilla con un color azul-violeta bajo la luz de onda corta y de onda larga. Se sabe que algunos especímenes brillan en color crema o blanco. Muchas muestras no fluorescen. Se cree que la fluorescencia en fluorita es causada por la presencia de itrio, europio, samario 3 o material orgánico como activadores.

Geoda fluorescente Dugway: ¡Muchas geodas de Dugway contienen minerales fluorescentes y producen una pantalla espectacular bajo luz UV! Muestra y fotos de SpiritRock Shop.

Geodas fluorescentes?

Te sorprenderá saber que algunas personas han encontrado geodas con minerales fluorescentes en su interior. Algunas de las geodas de Dugway, que se encuentran cerca de la comunidad de Dugway, Utah, están cubiertas de calcedonia que produce una fluorescencia verde lima causada por pequeñas cantidades de uranio.

Las geodas de Dugway son increíbles por otra razón. Se formaron hace varios millones de años en las bolsas de gas de un lecho de riolita. Luego, hace unos 20,000 años, fueron erosionados por la acción de las olas a lo largo de la costa de un lago glacial y transportados varias millas hasta donde finalmente descansaron en los sedimentos del lago. 4 Hoy en día, las personas los desentierran y los agregan a colecciones de geoda y minerales fluorescentes.

Lámparas UV: Tres lámparas ultravioleta de grado aficionado utilizadas para la visualización de minerales fluorescentes. En la parte superior izquierda hay una pequeña lámpara de estilo "linterna" que produce luz UV de onda larga y es lo suficientemente pequeña como para caber fácilmente en un bolsillo. En la parte superior derecha hay una pequeña lámpara portátil de onda corta. La lámpara en la parte inferior produce luz de onda larga y de onda corta. Las dos ventanas son gruesos filtros de vidrio que eliminan la luz visible. La lámpara más grande es lo suficientemente fuerte como para usarla al tomar fotografías. Siempre se deben usar anteojos o gafas que bloqueen los rayos UV cuando se trabaja con una lámpara UV.

Lámparas para ver minerales fluorescentes

Las lámparas utilizadas para localizar y estudiar minerales fluorescentes son muy diferentes de las lámparas ultravioleta (llamadas "luces negras") que se venden en las tiendas de novedad. Las lámparas de la tienda de novedad no son adecuadas para estudios de minerales por dos razones: 1) emiten luz ultravioleta de onda larga (la mayoría de los minerales fluorescentes responden a la luz ultravioleta de onda corta); y 2) emiten una cantidad significativa de luz visible que interfiere con la observación precisa, pero no es un problema para el uso novedoso. 5 5

Rango de longitud de onda ultravioleta

Longitud de ondaAbreviaturas
Onda corta100-280nmSOUVC
Onda media280-315nmMWUVB
Onda larga315-400nmLWUVA

Las lámparas de grado científico se producen en una variedad de longitudes de onda diferentes. La tabla anterior enumera los rangos de longitud de onda que se utilizan con mayor frecuencia para los estudios de minerales fluorescentes y sus abreviaturas comunes.

Lámparas UV $ 44.99
Minerales fluorescentes $ 19.99

Las lámparas de grado científico utilizadas para estudios de minerales tienen un filtro que permite el paso de las longitudes de onda UV, pero bloquea la mayoría de la luz visible que interferirá con la observación. Estos filtros son caros y son en parte responsables del alto costo de las lámparas científicas.

Ofrecemos una lámpara UV de 4 vatios con una pequeña ventana de filtro que es adecuada para un examen minucioso de minerales fluorescentes. También ofrecemos una pequeña colección de muestras de minerales fluorescentes de onda corta y onda larga.

Spodumene fluorescente: Este spodumene (kunzita variedad de gemas) proporciona al menos tres lecciones importantes en fluorescencia mineral. Las tres fotos muestran la misma dispersión de especímenes. La parte superior está en luz normal, el centro está en ultravioleta de onda corta y la parte inferior está en ultravioleta de onda larga. Lecciones: 1) un solo mineral puede fluorescer con diferentes colores; 2) la fluorescencia puede ser de diferentes colores bajo luz de onda corta y de onda larga; y 3) algunas muestras de un mineral no fluorescerán.

Seguridad de la lámpara UV

Las longitudes de onda ultravioleta de la luz están presentes en la luz solar. Son las longitudes de onda que pueden causar quemaduras solares. Las lámparas UV producen las mismas longitudes de onda de luz junto con las longitudes de onda UV de onda corta que están bloqueadas por la capa de ozono de la atmósfera de la Tierra.

Las pequeñas lámparas UV con solo unos pocos vatios de potencia son seguras durante cortos períodos de uso. El usuario no debe mirar dentro de la lámpara, hacer brillar la lámpara directamente sobre la piel, ni hacer brillar la lámpara hacia la cara de una persona o mascota. Mirar hacia la lámpara puede causar lesiones oculares graves. Encender una lámpara UV sobre su piel puede causar "quemaduras solares".

Se debe usar protección para los ojos al usar cualquier lámpara UV. Las gafas de bloqueo UV baratas, las gafas de seguridad de bloqueo UV o las gafas graduadas de bloqueo UV proporcionan protección adecuada cuando se usa una lámpara ultravioleta de bajo voltaje durante cortos períodos de tiempo para el examen de muestras.

Los procedimientos de seguridad de las lámparas UV utilizadas para los estudios de minerales fluorescentes no deben confundirse con los que se proporcionan con las "luces negras" que se venden en las tiendas de artículos para fiestas y novedades. Las "luces negras" emiten radiación UV de onda larga de baja intensidad. La radiación UV de onda corta producida por una lámpara de estudio mineral contiene las longitudes de onda asociadas con quemaduras solares y lesiones oculares. Es por eso que las lámparas de estudio de minerales deben usarse con protección para los ojos y manejarse con más cuidado que las "luces negras".

Las lámparas UV utilizadas para iluminar grandes pantallas de minerales o para el trabajo de campo al aire libre tienen voltajes mucho más altos que las pequeñas lámparas UV utilizadas para el examen de muestras por parte de los estudiantes. Se debe usar protección para los ojos y ropa que cubra los brazos, piernas, pies y manos cuando se usa una lámpara de alto voltaje. 6 6

Lámpara UV y minerales: La tienda Geology.com ofrece una lámpara ultravioleta económica y una pequeña colección de minerales fluorescentes. Estos son adecuados para el uso de los estudiantes, y la lámpara está acompañada por un par de lentes de seguridad que bloquean los rayos UV.

Usos prácticos de la fluorescencia de minerales y rocas

La fluorescencia tiene usos prácticos en minería, gemología, petrología y mineralogía. El mineral scheelita, un mineral de tungsteno, típicamente tiene una fluorescencia azul brillante. Los geólogos que buscan Scheelita y otros minerales fluorescentes a veces los buscan por la noche con lámparas ultravioleta.

Los geólogos en la industria del petróleo y el gas a veces examinan los recortes de perforación y los núcleos con lámparas UV. Pequeñas cantidades de aceite en los espacios de los poros de la roca y los granos minerales manchados por el aceite fluorescerán bajo iluminación UV. El color de la fluorescencia puede indicar la madurez térmica del aceite, con colores más oscuros que indican aceites más pesados ​​y colores más claros que indican aceites más claros.

Las lámparas fluorescentes se pueden usar en minas subterráneas para identificar y rastrear rocas que contienen mineral. También se han utilizado en líneas de recolección para detectar rápidamente piezas valiosas de mineral y separarlas de los desechos.

Muchas piedras preciosas son a veces fluorescentes, como el rubí, la kunzita, el diamante y el ópalo. Esta propiedad a veces se puede utilizar para detectar pequeñas piedras en sedimentos o minerales triturados. También puede ser una forma de asociar piedras con una localidad minera. Por ejemplo: la mina Premier de Sudáfrica produce diamantes amarillos claros con una fuerte fluorescencia azul, y la mina Jagersfontein de Sudáfrica produce piedras incoloras con una fuerte fluorescencia azul. Las piedras de estas minas reciben el sobrenombre de "Premiers" y "Jagers".

A principios del siglo XX, muchos comerciantes de diamantes buscarían piedras con una fuerte fluorescencia azul. Creían que estas piedras aparecerían más incoloras (menos amarillas) cuando se vean a la luz con un alto contenido ultravioleta. Esto eventualmente resultó en condiciones de iluminación controladas para diamantes con clasificación de color. 7 7

La fluorescencia no se usa habitualmente en la identificación de minerales. La mayoría de los minerales no son fluorescentes, y la propiedad es impredecible. La calcita es un buen ejemplo. Algo de calcita no fluoresce. Las muestras de calcita que emiten fluorescencia brillan en una variedad de colores, que incluyen rojo, azul, blanco, rosa, verde y naranja. La fluorescencia rara vez es una propiedad de diagnóstico.

Jaspe marino fluorescente: Esta imagen muestra algunas piezas de jaspe oceánico caído bajo luz normal (arriba), ultravioleta de onda larga (centro) y ultravioleta de onda corta (abajo). Muestra cómo los materiales responden a diferentes tipos de luz. Muestras y fotos de RockTumbler.com, un sitio asociado de Geology.com.

Libros de minerales fluorescentes

Dos excelentes libros introductorios sobre minerales fluorescentes son: Recolección de minerales fluorescentes y El mundo de los minerales fluorescentes, ambos de Stuart Schneider. Estos libros están escritos en un lenguaje fácil de entender, y cada uno de ellos tiene una fantástica colección de fotografías en color que muestran minerales fluorescentes bajo luz normal y diferentes longitudes de onda de luz ultravioleta. Son excelentes para aprender sobre minerales fluorescentes y sirven como valiosos libros de referencia.

Referencias de minerales fluorescentes
1 Conceptos básicos en fluorescencia: Michael W. Davidson y otros, Optical Microscopy Primer, Florida State University, último acceso en octubre de 2016.
2 Minerales fluorescentes: James O. Hamblen, un sitio web sobre minerales fluorescentes, Georgia Tech, 2003.
3 El mundo de los minerales fluorescentes, Stuart Schneider, Schiffer Publishing Ltd., 2006.
4 Página de Dugway Geodes en el sitio web de SpiritRock Shop, último acceso en mayo de 2017.
5 Recolección de minerales fluorescentes, Stuart Schneider, Schiffer Publishing Ltd., 2004.
6 Seguridad de la luz ultravioleta: Connecticut High School Science Safety, Departamento de Educación del Estado de Connecticut, último acceso en octubre de 2016.
7 Una contribución a la comprensión del efecto de la fluorescencia azul en la aparición de diamantes: Thomas M. Moses y otros, Gems and Gemology, Gemological Institute of America, invierno de 1997.

Otras propiedades de luminiscencia

La fluorescencia es una de varias propiedades de luminiscencia que un mineral puede exhibir. Otras propiedades de luminiscencia incluyen:

FOSFORESCENCIA

En la fluorescencia, los electrones excitados por los fotones entrantes saltan a un nivel de energía más alto y permanecen allí durante una pequeña fracción de segundo antes de volver al estado fundamental y emitir luz fluorescente. En la fosforescencia, los electrones permanecen en el estado orbital excitado durante una mayor cantidad de tiempo antes de caer. Los minerales con fluorescencia dejan de brillar cuando se apaga la fuente de luz. Los minerales con fosforescencia pueden brillar por un breve tiempo después de que se apaga la fuente de luz. Los minerales que a veces son fosforescentes incluyen calcita, celestita, colemanita, fluorita, esfalerita y willemita.

TERMOLUMINESCENCIA

La termoluminiscencia es la capacidad de un mineral para emitir una pequeña cantidad de luz al calentarse. Este calentamiento podría alcanzar temperaturas tan bajas como 50 a 200 grados Celsius, mucho más bajas que la temperatura de incandescencia. La apatita, la calcita, el clorofano, la fluorita, la lepidolita, la escapolita y algunos feldespatos son ocasionalmente termoluminiscentes.

TRIBOLUMINESCENCIA

Algunos minerales emitirán luz cuando se les aplique energía mecánica. Estos minerales brillan cuando son golpeados, aplastados, rayados o rotos. Esta luz es el resultado de la ruptura de enlaces dentro de la estructura mineral. La cantidad de luz emitida es muy pequeña, y a menudo se requiere una observación cuidadosa en la oscuridad. Los minerales que a veces muestran triboluminiscencia incluyen amblygonita, calcita, fluorita, lepidolita, pectolita, cuarzo, esfalerita y algunos feldespatos.

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