‍Signos ópticos

La determinación del carácter óptico de un mineral se realiza a partir del estudio de la FIGURA DE INTERFERENCIA. Esta figura se obtiene, en un microscopio petrográfico, al utilizar iluminación conoscópica, lo que implica la utilización del condensador auxiliar (2º condensador), el objetivo de máximo aumento y la lente de Bertrand (en el caso de un microscopio sin este accesorio se observa la imagen extrayendo el ocular). Es conveniente buscar los granos de menor birrefringencia, del mineral estudiado, para estar más cerca de las figuras de interferencia centradas. Además, el grano debe de ser lo suficientemente grande como para cubrir completamente el campo visual (con el objetivo de 40X) y, a ser posible, estar libre de inclusiones, alteraciones, etc.

Figura uniáxica

En un medio uniáxico orientado de manera que el eje óptico coincida con el eje del microscopio (sección isótropa) se obtiene una figura de interferencia perfectamente centrada. Sobre el condensador auxiliar se forma un cono de luz, que hace que los diferentes rayos incidentes atraviesen el mineral en diferentes orientaciones (diferentes espesores y en direcciones con distinto índice de refracción). Una vez atravesado el mineral, la luz forma un cono invertido al pasar la luz del mineral al objetivo del microscopio. Este recorrido implica que todos los rayos que inciden formando el mismo ángulo con el eje óptico sufren el mismo retardo al atravesar el mineral y generan conos invertidos del mismo color de interferencia. Estos conos dan lugar a las ISOCROMAS. Éstas presentan mayor retardo cuanto más cerca del borde externo del cono de luz se forman. Cada uno de los rayos se divide en dos perpendicularmente polarizados, que cuando vibran en los planos de los polarizadores dan lugar a posiciones de extinción que sumadas originan las ISOGIRAS (con forma de cruz negra en los uniáxicos). El rayo que se transmite a lo largo del eje óptico (no se desdobla) da lugar a un punto denominado MELATOPO.

En una figura de interferencia uniáxica la dirección de vibración de los rayos ordinarios (ω) es tangente a las isocromas y la de los extraordinarios (ε) es perpendicular a las isocromas.

Lo más probable es que la figura de interferencia esté descentrada (el eje óptico no coincide con el eje del microscopio). En este caso se identifica el tipo de figura, la posición del melatopo, etc girando la platina y observando el comportamiento de la figura de interferencia. Una vez identificados los diferentes cuadrantes, y utilizando el compensador λ o la cuña de cuarzo, podemos determinar el carácter positivo o negativo, teniendo en cuenta que el mineral será positivo si (ε>ω) y el mineral será negativo si (ω>ε).

La figura tipo “flash” la obtenemos al utilizar luz conoscópica para estudiar un grano orientado de forma que el eje óptico sea paralelo a la platina del microscopio (sección de birrefringencia máxima). En este caso la interpretación es más complicada.

Partes de una figura de interferencia uniáxica ligeramente descentrada. El melatopo es el punto donde se emerge el eje óptico.

Partes de una figura de interferencia biáxica (bisectriz aguda). El índice β siempre es perpendicular al plano óptico (que pasa por los dos ejes ópticos) mientras que la posición de α y de γ dependen del carácter óptico (positivo o negativo)

Figura de interferencia uniáxica ligeramente descentrada (el melatopo desplazado hacia la izquierda y hacia abajo) en un cristal de cuarzo. En bajo número de isocromas (colores de 1º orden) es debido a la baja birrefringencia (=0.009) de este mineral.

Misma figura de interferencia que en la imagen anterior utilizando el compensador de 530 nm (λ=lambda ). Al introducir el compensador, observamos que los colores del cuadrante superior derecho suben (azul de 2º orden), lo cual nos indica que el signo óptico es uniáxico positivo.

Determinación del signo óptico, en una  figura casi centrada, en un mineral uniáxico positivo.

Determinación del signo óptico, en una figura ligeramente descentrada, en un mineral uniáxico negativo.

Figura biáxica

La figura de interferencia en un mineral biáxico consiste en dos isogiras con forma de brazos de hipérbola centradas en cada uno de los dos ejes ópticos (que se juntan y se separan al girar la platina del microscopio) y de dos grupos de isocromas con centros en los ejes ópticos. El carácter óptico de un mineral biáxico se determina identificando la posición de los índices de refracción α, β y γ, de forma que si γ es el que está en la zona de 2V< 90 (bisectriz aguda de los ejes ópticos) el signo es positivo, mientras que si α es el que está en la zona de 2V< 90 (bisectriz aguda) el signo es negativo. Para determinar el signo óptico a partir de una figura de interferencia es necesario, en primer lugar, determinar si la figura que tenemos es la correspondiente a una sección de bisectriz aguda u obtusa. En general, las figuras de bisectriz aguda son más nítidas y las isogiras pueden permanecer en el campo visual (o próximas a éste) al girar la platina.

Cuando los dos rayos de luz que se propagan a lo largo de la bisectriz aguda (Bxa) emergen en el centro de la figura de interferencia sabemos que β vibra siempre perpendicularmente al plano óptico, de forma que uno de los otros dos, α, o γ, vibra perpendicularmente a β y paralelamente a la bisectriz obtusa. Si el mineral es ópticamente positivo γ es el índice situado en la bisectriz aguda (Bxa = γ y Bxo = α). Si el mineral en negativo α es el índice situado en la bisectriz aguda (Bxa = α y Bxo = γ). Para determinar estas posiciones es necesario conocer si el rayo que vibra perpendicularmente a β (paralelamente a la bisectriz obtusa) es el rápido o el lento y para ello utilizamos el compensador λ (o la cuña de cuarzo).

Al igual que en los minerales uniáxicos podemos encontrar figuras “flash” en secciones de birrefringencia máxima (el plano óptico paralelo a la lámina delgada) que son difíciles de interpretar.

Estimación del ángulo 2V en figuras de interferencia biáxicas: (A) En bisectrices agudas la separación entre las dos isogiras nos permite estimar el ángulo 2V, teniendo en cuenta la apertura numérica del objetivo empleado, (B) En figuras de interferencia centradas la estimación del ángulo 2V se puede hacer por correlación con el grado de curvatura de la isogira visible.

Figura de interferencia biáxica (ligeramente descentrada) en un cristal de piroxeno.

Misma figura de interferencia que en la imagen anterior utilizando el compensador de 530 nm (λ=lambda ). Al introducir el compensador, observamos que los colores de la bisectriz aguda suben, lo cual nos indica que el signo óptico es biáxico positivo.

Determinación del signo óptico, en una sección de bisectriz aguda (Bxa), en un mineral biáxico .

Determinación del signo óptico, en una sección de bisectriz aguda (Bxa), en un mineral biáxico negativo.