Microscopía de Minerales Metálicos: Color y Reflectividad

Condiciones para Determinar el Color

Condiciones que debe cumplir el microscopio: Iluminación centrada, ambos diafragmas abiertos, usar un objetivo de mediano aumento (10x, 16x, 20x), la unidad reflectante debe ser la placa de vidrio recubierto y el reóstato al máximo voltaje para la lámpara usada.

Microscopio de Comparación de Talmage

Es un microscopio con dos objetivos. Bajo un objetivo se coloca un mineral conocido y bajo el otro, el mineral desconocido. Con una sola fuente de luz, la iluminación se reparte mediante prismas o espejos calibrados para asegurar la misma intensidad. La imagen de cada mineral llena la mitad del campo de un ocular simple.

Color en Función del Índice de Refracción

El color de los minerales, al igual que la reflectividad, depende del índice de refracción del medio de inmersión. Esto se debe al cambio en la relación de índices a ambos lados de la superficie reflectora. El color de minerales opacos (ej. oro, pirita, pentlandita, marcasita y calcopirita) no cambia mucho con la inmersión. El mayor cambio se observa en minerales menos reflectivos. La inmersión ayuda a la reflectividad. Ejemplo de la covelina:

• En aire (índice 1): azul profundo.
• En agua (índice 1.333): azul violeta.
• En aceite de cedro (índice 1.515): violeta rojo.
• En monobromonaftaleno (índice 1.558): rojo escarlata.
• En yoduro de metileno (índice 1.74): rojo naranjo.

Piller (1966)

Una de las primeras publicaciones importantes sobre la medición del color en microscopía de minerales metálicos.

Terminología y Parámetros en la Cuantificación

La percepción subjetiva del color se describe con tres características:

1. Tinte, tono o matiz.
2. Saturación o intensidad del tono (0 a 100%).
3. Brillantez.

Los colores del espectro visible se asocian a rangos de longitudes de onda. Cada color es un tono, y el color puro tiene una saturación máxima (100%). El blanco tiene saturación cero (0%). La brillantez, equivalente a la reflectividad, también forma parte de la percepción del color.

Diagrama de Cromaticidad

Cualquier color percibido se considera una mezcla de tres colores primarios: rojo, verde y azul.

Tristimulus

Cantidad necesaria de cada color primario para lograr un tono específico.

Coordenadas de Cromaticidad (x, y, z)

Son fracciones positivas que suman la unidad. Basta especificar x e y para definir un tono. Los colores puros del espectro visible forman la curva “Spectrum Locus”. La línea que une los extremos del Spectrum Locus es la “Línea Púrpura” (región no presente en el espectro visible). El área encerrada contiene las coordenadas de todos los colores posibles. Los límites representan colores puros (100% saturación), y el punto central representa el blanco (0% saturación).

Parámetros del Color Cuantitativo

La “longitud de onda dominante” y la “pureza de excitación” forman parte del “Sistema de Helmholtz”. Al unir el punto acromático (C) con el punto de la muestra (R), la intersección con el Spectrum Locus determina la longitud de onda dominante (ej. 540 nm). Si la recta C-S se prolonga hacia el Spectrum Locus, se obtiene la “Longitud de Onda Complementaria” (ej. 500 nm). La “pureza de excitación” (saturación) es la distancia C-R o C-S en porcentaje (100% en el límite del Spectrum Locus).

Brillantez (Y)

Es la altura perpendicular al plano x-y, expresada en porcentaje (similar a la reflectividad en luz blanca). Se denomina luminancia (Y = 100% para la reflectancia de la luz blanca con iluminación estándar C). Ejemplo de la pirita: QC: 0.327, 0.335, d = 573 nm, Pe = 13%, Y = 51.8%.

Reflectividad Cualitativa

Cantidad de luz reflejada por una superficie mineral. Ejemplos: Ag 95%, Au 73%, Py 51%, Cpy 43%, Gal 43%, Calcos 30%, Hemt 26%, Magt 21%, Bl 17%, Casit 13%, Cr 12%, Malaq 7%, Calcita 5%. La reflectividad varía con el índice de refracción, el coeficiente de absorción y la longitud de onda. Minerales opacos como la plata y el platino reflejan todas las longitudes de onda por igual, resultando en color blanco.

Equipos y Medidas de la Reflectividad

Se utilizan microfotómetros y dispositivos fotoeléctricos.

Microfotómetro de Ranura de Berek

Un microscopio con un tubo paralelo adicional. Se usan galena y blenda como estándar (R = 43-44%). La luz pasa por un colimador, un prisma semitransparente, un polarizador, un diafragma, un lente y la placa reflectante, desviándose hacia la muestra y reflejándose hacia el ocular. La otra parte de la luz se refleja hacia arriba por el tubo paralelo, atraviesa nicoles y llega a la otra mitad del ocular. La luz se controla y mide en los nicoles.

Dispositivos Fotoeléctricos

Usan una celda fotoeléctrica para medir la intensidad de la luz reflejada, basándose en el efecto fotoeléctrico. Hay tres tipos de fotómetros: fotoconductores, fotovoltaicos y fotoemisivos.

El Fotomultiplicador

Multiplica la emisión del fotocátodo, aprovechando la emisión secundaria de electrones.

Factores que Influyen en las Medidas de Reflectividad

1. Composición del mineral.
2. Desuniformidad de las superficies pulidas.
3. Efectos del pulido.
4. Estado de la superficie pulida.
5. Brillantez primaria (luz reflejada en la parte trasera del objetivo).

Efecto del Pulimento

Se forma una película con propiedades ópticas diferentes. Ejemplo en blenda y galena: clivaje 42%, pulido 40.2%, pulido severo 36.8%, pulido en seco 34.4%.

Brillantez Primaria (C)

Luz reflejada en la parte trasera del objetivo, causando pérdida de intensidad. Se corrige midiendo la reflectividad en una caja negra (valor C).

Birreflectancia

Cambio de brillo o color en minerales anisótropos al girar la platina con nicoles paralelos. Se debe a la diferencia en el índice de refracción. Varía de débil (ej. arsenopirita y pirrotina) a intenso (ej. covelina: gris claro a azul profundo). Para observarla, se centra el iluminante, se abren los diafragmas y se maximiza el voltaje. La birreflectancia aumenta con el índice de refracción del medio de inmersión. También se observa en algunos minerales transparentes (carbonatos, titanita, silicatos). Ejemplos: Covelina (7.24, azul), Nicolita (47-52, naranja/amarillo). La birreflectancia disminuye con el clivaje, ya que la luz se disipa más. Sin clivaje, la superficie es más uniforme y la birreflectancia es más notoria.