Clase 4 - Septiembre19 - 26 - Minerales Isotropicos y Anisotrop - I y II PDF

 

MINERALOGÍA ÓPTICA

Minerales isótropos y anisótropos - I Periodo 2019-2  MSc. Geo Carlos Carlos A. Ballesteros Ballesteros Camaro Sep Se p 19

 

Propiedades ópticas en LPP Éstas pueden dividirse en 2 grupos: (1) Propiedades de absorción (Color, (Color, Pleocroísmo) INTRODUCCIÓN revision

(2) Propiedades de refracción (Relieve, (Relieve, Línea de Becke) Además, en LPP uno puede estudiar propiedades Además, propiedades físicas descriptivas de los minerales tales como forma,clivaje y hábito  Mineralogía Óptica  MSc. Geo. Carlos A. Ballesteros

 

Temario INTRODUCCIÓN

 Minerales isotropos (un n) versus anisótropos opos (más de un n) • anisótr •  Doble refracción y birefringencia

•  Indicatrices ópticas

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INTRODUCCIÓN

propiedades mecánicas frente al stress?

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propiedades mecánicas frente al stress?

INTRODUCCIÓN

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granito

gneiss

INTRODUCCIÓN

Cómo dibujarían el tensor de esfuerzo en 3D? σ11 =   σ22 =   σ33

esfera

 

σ11   ≠   σ22   ≠   σ33

elipsoide

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Propiedades mecánicas Propiedades mecán icas (stress): Módulo de Young en material ma teriales es isótropos y anisótropos anis ótropos

INTRODUCCIÓN

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Materiales isótropos y anisótropos •  Materiales isótropos: isótropos: las propiedad propiedades es son son ISOTROPÍA Y  ANISOT  ANI SOTRO ROPÍ PÍA  A 

independientes de la dirección  Materiales anisótropos: anisótropos: las propiedade propiedadess dependen dependen • de la dirección

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Anisotropía es resultado de la estructura interna

ISOTROPÍA Y  ANISOT  ANI SOTRO ROPÍ PÍA  A 

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luz polarizada

 

respuesta?

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Las propiedades ópticas no son la excepción Minerales isotrópicos: isotrópicos: la velocidad de la luz cambia cuando ingresa al mineral, pero es es la misma en todas direcciones direcciones

ISOTROPÍA Y  ANISOT  ANI SOTRO ROPÍ PÍA  A 

Minerales anisotrópicos: anisotrópicos: la luz polarizada que ingresa al cristal es separada  (”splitting”) y reorientada en dos componentes polarizadas que vibran perpendicularmente entre sí y que viajan a distinta velocidad (un rayo “lento” y uno “rápido”)

resultado físico medible de la teoría óptica  Mineralogía Óptica

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Ejemplo

Anisotr Anisotropía opía óptica: ópti ca: la doble refracción (birefringencia) de la calcita

 

Cuando la luz entra en un mineral anisótropo la luz se divide en dos rayos, viajando cada uno a través del cristal siguiendo caminos ligeramente distintos, con velocidades distintas e índices de refracción ligeramente diferentes. diferentes.

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Fig 6-8 Bloss,Optical Crystallography,MSA

nlento - nrapido = Birrefringencia aparente =   δ` ; 0   ≤   δ`≤  máximo Birrefringencia Birrefri ngencia máxima =   δ, propiedad diagnóstica de los minerales

 

La pregunta es: cómo podemos abstracción simple obtener de las propiedades propie dades ópticasrealizar de los una minerales, que permita información útil de identificación, en forma forma fácil y rápida? rápida?

ISOTROPÍA Y  ANISOT  ANI SOTRO ROPÍ PÍA  A 

La respuesta: indicatrices ópticas - Sirve para explicar como el índice de refracción (ni) de un material varía con la dirección de vi bración de la onda luminosa. - Infinitos vectores radiando desde el centro - El largo de cada vector es proporcional a ni para la luz que vibra en la di rección del vector

Indicatriz = es la superficie que conecta todos los extremos de esos vectores.

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Minerales isótropos: sistema cúbico Experimento: Considerar un mineral isotrópico (e.j granate)

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Imaginar una fuente puntual de luz en el centro del granate. Prender la fuente por un tiempo x, luego mapear en 3D la distancia recorrida por la luz en ese tiempo

Cuál sería la forma geométrica que definiría el conjunto de trayectorias?

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La indicatriz isótropa

ISOTROPÍA Y  ANISOT  ANI SOTRO ROPÍ PÍA  A  Balón de fútbol

La luz viaja en todas direcciones con la misma velocidad por ende n ende  n es  es el mismo en todo el espacio. La birrefringencia es:  = nhi-nlo =

0 = extinción

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material isótropo (indicatriz  (indicatriz Entonces: en cualquier material isótropo esférica), cuando se inserta el analizador (=  “nícoles cruzados- o  “ XPL”) no hay paso de luz → extinción  extinción,, aún cuando se rote la platina

ISOTROPÍA Y  ANISOT  ANI SOTRO ROPÍ PÍA  A  Líquidos, gases, sólidos amorfos

El campo gris debería tb estar extinto (el vidrio y el epoxi de la sección son tb son isótropos), pero se ha dejado más clara para ilustra ilustración ción

como el vidrio, y minerales isótropos (sistema cúbico) permanecen oscuros en cualquier orientación

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S i st m a C ú bi b i c o - I s ot o t r op o p i co co s s t e ma

 

s t e ma S i st m a C ú bi b i c o - I s ot o t r op o p i co co s

cómo vemos el granate en el microscopio? LPP

 

XPL (NC)

 

Minerales anisótropos 1: sistemas tetragonal y hexagonal caxis

ISOTROPÍA Y  ANISOT  ANI SOTRO ROPÍ PÍA  A 

caxis

calcita cuarzo

Hagamos el mismo experimento.... .... Prox. calse

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Minerales isótropos y anisótropos - II Periodo 2019-2  MSc. Geo Carlos Carlos A. Ballesteros Ballesteros Camaro Sep Se p 26

 

Indicatriz uniaxial caxis

c-axis

ISOTROPÍA Y  ANISOT  ANI SOTRO ROPÍ PÍA  A 

Spaghetti squash = uniaxial (+)

tangerina = uniaxial (-)

cuarzo

calcita

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Indicatriz uniaxial n 

n 

ISOTROPÍA Y  ANISOT  ANI SOTRO ROPÍ PÍA  A 

n 

n Existe una sección circular perpendicular

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Indicatriz uniaxial (elipsoide de revolución, 1 eje óptico//c) c=Z

eje óptico

(U+)

 

eje óptico

(U-) c=Z

n

ISOTROPÍA Y  ANISOT  ANI SOTRO ROPÍ PÍA  A 

n b=Y

n a=X

n

a=X

b=Y

Qué pueden decirnos las indicatrices acerca de las propiedades ópticas de los minerales?

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Ubicar la indicatriz óptica “dentro del mineral” c=Z

ISOTROPÍA Y  ANISOT  ANI SOTRO ROPÍ PÍA  A 

n n b=Y

a=X

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Propaguemos la luz a lo largo del eeje je c del cuarzo, veamos cómo se ve en la indicatriz la sección perpendicular a c

c=Z

n n b=Y

ISOTROPÍA Y  ANISOT  ANI SOTRO ROPÍ PÍA  A 

a=X

n n

n - n = 0 entonces,  =0: el grano se ve negro, extinción (idem al caso isotrópico)

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Ahora propaguemos la luz perpendicular al eje c n - n > 0 therefore,   > 0

 

N

n

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W

 n 

 

n

E

 n 

  

S

Esta orientación indica la máxima birefringencia del cuarzo

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circón apatito

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Minerales anisótropos 2: sistemas ortorómbico, monoclínico y triclínico

ISOTROPÍA Y  ANISOT  ANI SOTRO ROPÍ PÍA  A 

clinopiroxeno

feldespato

Ahora las cosas se complican....

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Indicatriz biaxial (elipsoide, 2 ejes ópticos) OA

Z  

2V z

OA

2Vz

n

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n

n Y

n

n

la papa!

X

n

n

n

n

n n

Existen dos formas de obtener una sección circular...

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existen algunas generalizaciones... La “papa” tiene  tiene 3  3 ejes principales, prependiculares de diferente largo  – por ende, necesitamos 3 índices de refracción dirección X = n = n (más bajo) dirección Y = n = n (intermedio) dirección Z = n = n (más alto)

ISOTROPÍA Y  ANISOT  ANI SOTRO ROPÍ PÍA  A 

S. ortorrómbico: ortorrómbico: los ejes de la indicatriz coinciden con los ejes cristalográficos  S. monoclínico: monoclínico: eje Y coincide con uno de los ejes crist.  S. triclínico: triclínico: ninguno de los ejes coincide con los ejes. crist. •

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