FLUORESCENČNÍ, FOSFORESKUJÍCÍ, PŘÍRODNÍ MINERÁL
FLUORESENČNÍ MINERÁLY - Seznamte se s minerály a horninami, které „svítí“ pod ultrafialovým světlem
Co je fluorescenční minerál?
Všechny minerály mají schopnost odrážet světlo. Díky tomu jsou viditelné pro lidské oko. Některé minerály mají zajímavou fyzikální vlastnost známou jako „fluorescence“. Tyto minerály mají schopnost dočasně absorbovat malé množství světla a v okamžiku později uvolnit malé množství světla jiné vlnové délky. Tato změna vlnové délky způsobí dočasnou změnu barvy minerálu v oku lidského pozorovatele.
Fluorescence ve více detailech
K fluorescenci v minerálech dochází, když je vzorek osvětlen specifickými vlnovými délkami světla. Ultrafialové (UV) světlo, rentgenové paprsky a katodové paprsky jsou typickými typy světla, které spouští fluorescenci. Tyto typy světla mají schopnost excitovat citlivé elektrony v atomové struktuře minerálu. Tyto excitované elektrony dočasně vyskočí na vyšší orbital v atomové struktuře minerálu. Když tyto elektrony spadnou zpět na svou původní orbitální dráhu, uvolní se malé množství energie ve formě světla. Toto uvolňování světla je známé jako fluorescence.
Vlnová délka světla uvolněného z fluorescenčního minerálu se často výrazně liší od vlnové délky dopadajícího světla. To způsobí viditelnou změnu barvy minerálu. Tato "záře" pokračuje tak dlouho, dokud je minerál osvětlen světlem správné vlnové délky.
Kolik minerálů světélkuje v UV světle?
Většina minerálů nemá výraznou fluorescenci. Pouze asi 15 % minerálů má fluorescenci, která je viditelná pro lidi, a některé vzorky těchto minerálů nebudou fluoreskovat. K fluorescenci obvykle dochází, když jsou v minerálu přítomny specifické nečistoty známé jako „aktivátory“. Tyto aktivátory jsou typicky kationty kovů, jako jsou: wolfram, molybden, olovo , bor, titan, mangan, uran a chrom. Je také známo, že prvky vzácných zemin , jako je europium, terbium, dysprosium a yttrium, přispívají k fenoménu fluorescence. Fluorescence může být také způsobena defekty krystalické struktury nebo organickými nečistotami.
Kromě nečistot „aktivátoru“ mají na fluorescenci tlumící účinek některé nečistoty. Pokud jsou jako nečistoty přítomny železo nebo měď, mohou snížit nebo eliminovat fluorescenci. Kromě toho, pokud je aktivátorový minerál přítomen ve velkých množstvích, může to snížit fluorescenční efekt.
- Většina minerálů fluoreskuje jednou barvou.
- Je známo, že kalcit fluoreskuje červeně, modře, bíle, růžově, zeleně a oranžově.
- Je známo, že některé minerály vykazují více barev fluorescence v jediném vzorku. Mohou to být páskované minerály, které vykazují několik fází růstu z původních roztoků s měnícím se složením.
- Mnoho minerálů fluoreskuje jednou barvou pod krátkovlnným UV světlem a jinou barvou pod dlouhovlnným UV světlem.
Fluorit: V bubnu leštěné vzorky fluoritu v normálním světle (nahoře) a pod krátkovlnným ultrafialovým světlem (dole). Zdá se, že fluorescence souvisí s barvou a pruhovanou strukturou minerálů v prostém světle, což by mohlo souviset s jejich chemickým složením.
Fluorit: Originální "fluorescenční minerál"
Jedním z prvních lidí, kteří pozorovali fluorescenci v minerálech, byl George Gabriel Stokes v roce 1852. Všiml si schopnosti fluoritu produkovat modrou záři, když je osvětlen neviditelným světlem „za fialovým koncem spektra“. Tento jev nazval "fluorescence" podle minerálu fluoritu.
- Mnoho vzorků fluoritu má dostatečně silnou fluorescenci, aby je pozorovatel mohl vzít ven, udržet je na slunečním světle, pak je přesunout do stínu a vidět změnu barvy.
- Pouze několik minerálů má tuto úroveň fluorescence.
- Fluorit typicky září modrofialovou barvou pod krátkovlnným a dlouhovlnným světlem.
- O některých exemplářích je známo, že září krémovou nebo bílou barvou.
- Mnoho vzorků nefluoreskuje. Předpokládá se, že fluorescence ve fluoritu je způsobena přítomností yttria, europia, samaria nebo organického materiálu jako aktivátorů..
Fluorescenční geody?
Možná vás překvapí, že někteří lidé našli geody s fluorescenčními minerály uvnitř. Některé z dugwayských geod, které se nacházejí poblíž obce Dugway v Utahu, jsou lemovány chalcedonem, který produkuje limetkově zelenou fluorescenci způsobenou stopovým množstvím uranu.
Dugway geody jsou úžasné z jiného důvodu. Vznikly před několika miliony let v plynových kapsách ryolitového lože. Poté, asi před 20 000 lety, byly erodovány působením vln podél pobřeží ledovcového jezera a transportovány několik mil tam, kde nakonec spočinuly v jezerních sedimentech. Dnes je lidé vykopávají a přidávají do sbírek geod a fluorescenčních minerálů.
Fluorescenční spodumen:
- Tento spodumen (odrůda drahokamů kunzit) poskytuje alespoň tři důležité lekce v minerální fluorescenci. Všechny tři fotografie ukazují stejný rozptyl exemplářů. Vršek je v normálním světle, střed je v krátkovlnném ultrafialovém a spodní je v dlouhovlnném ultrafialovém.
Lekce:
- 1) jeden minerál může fluoreskovat různými barvami;
- 2) fluorescence může mít různé barvy pod krátkovlnným a dlouhovlnným světlem;
- 3) některé vzorky minerálu nebudou fluoreskovat.
Praktické využití minerální a horninové fluorescence
Fluorescence má praktické využití v hornictví, gemologii, petrologii a mineralogii. Minerál scheelit, ruda wolframu, má typicky jasně modrou fluorescenci. Geologové hledající scheelit a další fluorescenční minerály je někdy hledají v noci pomocí ultrafialových lamp.
Geologové v ropném a plynárenském průmyslu někdy zkoumají odřezky a jádra vrtů pomocí UV lamp. Malá množství oleje v pórech horniny a minerální zrna znečištěná olejem budou pod UV osvětlením světélkovat. Barva fluorescence může indikovat tepelnou zralost oleje, přičemž tmavší barvy označují těžší oleje a světlejší barvy označují světlejší oleje.
Zářivky lze použít v podzemních dolech k identifikaci a sledování rudonosných hornin. Používaly se také na vychystávacích linkách k rychlému nalezení cenných kusů rudy a jejich oddělení od odpadu.
Mnoho drahých kamenů je někdy světélkujících, včetně rubínu , kunzitu , diamantu a opálu. Tato vlastnost může být někdy použita k nalezení malých kamenů v sedimentu nebo drcené rudě. Může to být také způsob, jak spojit kameny s těžební lokalitou.
Například: světle žluté diamanty se silnou modrou fluorescencí vyrábí jihoafrický důl Premier a bezbarvé kameny se silnou modrou fluorescencí vyrábí jihoafrický důl Jagersfontein. Kamenům z těchto dolů se přezdívá „Premiéři“ a „Jagři“.
Na počátku 20. století mnoho obchodníků s diamanty hledalo kameny se silnou modrou fluorescencí. Věřili, že tyto kameny budou vypadat více bezbarvé (méně žluté) při pohledu na světlo s vysokým obsahem ultrafialového záření. To nakonec vedlo k řízeným světelným podmínkám pro diamanty s barevným tříděním.
Fluorescence se při identifikaci minerálů běžně nepoužívá. Většina minerálů není fluorescenční a vlastnost je nepředvídatelná. Dobrým příkladem je kalcit. Některý kalcit nefluoreskuje. Vzorky kalcitu , které fluoreskují, září v různých barvách, včetně červené, modré, bílé, růžové, zelené a oranžové. Fluorescence je zřídka diagnostickou vlastností.
Fluorescentní oceánský jaspis: Tento obrázek ukazuje některé kousky zříceného oceánského jaspisu pod normálním světlem (nahoře), dlouhovlnným ultrafialovým (uprostřed) a krátkovlnným ultrafialovým (dole). Ukazuje, jak materiály reagují na různé druhy světla. Vzorky a fotografie od RockTumbler.com, partnerské stránky Geology.com.
Další vlastnosti luminiscence
Fluorescence je jednou z několika luminiscenčních vlastností, které může minerál vykazovat. Mezi další luminiscenční vlastnosti patří:
Některé minerály budou vyzařovat světlo, když je na ně aplikována mechanická energie. Tyto minerály svítí, když jsou zasaženy, rozdrceny, poškrábány nebo rozbity. Toto světlo je výsledkem porušení vazeb v minerální struktuře. Množství vyzařovaného světla je velmi malé a často je vyžadováno pečlivé pozorování ve tmě. Mezi minerály, které někdy vykazují triboluminiscenci, patří Amblygonit, Kalcit, Fluorit, Lepidolit, Pektolit, Křemen, Sfalerit a některé živce.