Aula Prática no 8. Tema: Ortoscopia III: Observação dos Minerais a Nicóis Cruzados: Birrefringência, Sinal de Elongação e Espessura.

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1 Mineralogia Óptica, Nardy, A.J.R ; práticas, PVIII, pag.1 Aula Prática no 8 Tema: Ortoscopia III: Observação dos Minerais a Nicóis Cruzados: Birrefringência, Sinal de Elongação e Espessura. Birrefringência Um raio de luz polarizado ao atravessar um mineral anisotrópico, orientado adequadamente, sofre o fenômeno da dupla refração, com o aparecimento de dois raios refratados, um rápido (r) e outro lento (l), cujas velocidades são inversamente proporcionais aos índices de refração associados àquela seção do mineral. A diferença numérica entre os valores destes dois índices de refração, recebe o nome de Birrefringência. A cor de interferência apresentada por um certo mineral anisotrópico, que corresponde a diferença de percurso ou atraso (Δ) entre os raios rápido e lento que deixam o mineral, é função de sua espessura (e) e da diferença entre os índices de refração associados a seção considerada, ou birrefringência (N-n): Δ=. e ( N - n ) 1 Assim fica evidente que para uma mesma espécie mineral, com espessura constante, a birrefringência por ele apresentada dependerá unicamente, de sua orientação óptica. A birrefringência de um mineral (N-n) pode variar de zero até um valor máximo. Ao valor máximo da diferença de percurso ou atraso, Δ, corresponderá a maior diferença entre os índices de refração (N-n), que é chamada de birrefringência máxima (δ), que é aquela listada nos livros texto, designada apenas por birrefringência, ou δ. Observe que: Nos minerais uniaxiais, a birrefringência, δ será a diferença entre nε e nω, de tal forma que o resultado seja sempre um número positivo. Assim, minerais uniaxiais com sinais ópticos: positivos, onde nε > nω, δ= nε - nω: negativos, onde nω > nε, δ= nω - nε Nos minerais biaxiais, onde nγ > nβ > nα, a birrefringência δ será sempre: nγ - nα. Determinação da birrefringência A Lâmina é uma seção delgada de uma rocha denominada jacupiranguito (o mesmo que piroxenito: augita e magnetita), de espessura constante e igual a 0,03 mm. Observe que os diferentes cristais de augita, apresentam cores de interferência diferentes. Identifique o cristal que apresenta o máximo atraso Δ, ou seja escolha o cristal que apresenta a maior cor de interferência comparada a dos demais cristais também de augita.

2 Mineralogia Óptica, Nardy, A.J.R ; práticas, PVIII, pag.2 Baseado em suas observações, preencha o quadro abaixo: Cor de Interferência Máxima Ordem Atraso Δ, em mμ Utilizando-se novamente da carta de cores e lembrando que a espessura da seção em análise é uniforme e igual a 0,03 mm, determine a birrefringência do mineral, conforme mostra o exemplo abaixo. Exemplo: Supondo que Δ= 540 mμ e a espessura (e) de 0,03 mm: Utilizando da carta de cores: na ordenada, trace uma linha horizontal em 0,03 mm. No das abcissas, uma linha vertical a partir de 540 mμ. Onde estas duas linhas se cruzarem, trace uma linha que sai da origem passando por este ponto até atingir o eixo da birrefringência, onde se lê o valor 0,018, conforme mostra a figura abaixo: ou então utilizando-se da expressão : Δ = e( N n) Δ = ( N n) e 540x10 ( N n) = 0,03 6 = 0,018 Voltando ao exemplo da lâmina : A birrefringência (N-n) do mineral augita, presente na seção delgada de espessura aproximada de 0,03 mm é igual a: Observe a tabela abaixo que mostra a convenção dos valores de birrefringência mais comumente usada: Nomenclatura Intervalo numérico da birrefringência (N-n) Cor de interferência observada para espessura de 0,03 mm Exemplos Fraca 0 0,010 cinza claro, branco, amarelo 1 a ordem quartzo (0,009) apatita (0,003) Moderada 0,010 0,025 vermelho 1 a ordem até verde de 2 a ordem augita (0,025) cianita (0,016) Forte 0,025 0,100 da segunda ordem superior até cores de 5 a ordem zircão (0,062) talco (0,040) Muito Forte 0,100 0,200 acima da 5 a ordem calcita (0,172) Extrema > 0,200 Ordens superiores rutilo (0,2885)

3 Mineralogia Óptica, Nardy, A.J.R ; práticas, PVIII, pag.3 Determinação da espessura de um cristal Quando se conhece a birrefringência de um certo mineral, pode-se determinar sua espessura, através da carta de cores ou da expressão. As seções delgadas de rochas possuem uma espessura constante para todos os minerais que a constituem. Quando se quer avaliar se uma lâmina de fato está com sua espessura correta, ou seja 0,03 mm, um mineral com birrefringência conhecida é escolhido 1. Como a cor de interferência de um mineral é função de sua espessura (e), para se determinar a espessura, escolhe-se um cristal do mineral conhecido que apresente cor de interferência máxima, pois este também terá birrefringência máxima. Escolhido o cristal e determinada a sua cor de interferência, localiza-se a sua birrefringência na parte superior da carta de cores, ou seja, tem-se determinada uma linha vertical (Δ) e outra diagonal (N-n). Na intersecção destas duas linhas, transportada horizontalmente para o eixo das ordenadas (ou espessuras), lê-se a espessura do cristal, conforme mostra a figura abaixo. Ex. Mineral Quartzo, cor de interferência máxima cinza de 1 a ordem, = 225 mμ e (N-n)= 0,009: Através da expressão Δ e = ( N n) e = 225x10 0,009 6 então e= 0,025 mm Verifique a espessura da lâmina , arenito silicificado, utilizando-se do quartzo que tem birrefringência igual a 0, Normalmente este mineral é o quartzo devido a sua abundância nos diferentes tipos de rochas (ígneas, metamórficas e sedimentares) e da constância de sua composição química (SiO2). Como conseqüência sua birrefringência é praticamente constante e igual a 0,009.

4 Mineralogia Óptica, Nardy, A.J.R ; práticas, PVIII, pag.4 Para isso determine um cristal que possua cor de interferência máxima, Δ que é: ou mμ (cor de interferência observada no microscópio) (valor numérico desta cor) Represente agora estes dados na carta de cores abaixo: E então, a espessura do cristal de quartzo e, por conseguinte, da lâmina é de mm Determinação das direções de vibração dos raios lento e rápido dos minerais com o uso dos compensadores Como discutido anteriormente, um raio de luz ao atravessar um mineral divide-se em dois, denominados de raios lento e rápido, cujas velocidades são inversamente proporcionais aos índices de refração destas direções. Quando o mineral é levado à posição de extinção, as direções de vibração dos raios lento e rápido (ou simplesmente as direções privilegiadas do mineral), coincidirão com aquelas do polarizador e analisador. Girando-se 45 o a partir da posição de extinção, o mineral está na posição de máxima luminosidade (ou iluminação) e suas direções privilegiadas estarão paralelas ou subparalelas àquelas do compensador. Com a introdução do compensador, estando o mineral na posição de máxima luminosidade, dois fenômenos podem ocorrer:

5 Mineralogia Óptica, Nardy, A.J.R ; práticas, PVIII, pag.5 1- Adição das Cores de Interferência: ou seja, há um aumento na diferença de caminhamento, Δ, promovida pelo mineral e consequentemente, será observada uma cor de interferência de ordem superior a aquela verificada antes da introdução do compensador. Nesta situação, os raios lento e rápido do mineral coincidem, respectivamente com os raios lento e rápido do compensador. 2- Subtração das cores de Interferência: ou seja, há uma diminuição, ou compensação, da diferença de caminhamento Δ, promovida pelo mineral e consequentemente, será observada uma cor de interferência de ordem inferior a aquela verificada antes da introdução do compensador. Nesta situação, os raios lento e rápido do mineral coincidem, respectivamente com os raios rápido e lento do compensador. Faça esquemas mostrando as direções dos raios lento e rápido de um mineral (admita extinção reta) e do compensador (Δ= 1λ) nas seguintes situações 1- Posição de Extinção 2- Posição de Máxima Iluminação 3- Posição Máxima Iluminação 4 - Posição Máxima Iluminação (Adição cores de Interferência) (Subtração cores de Interferência)

6 Mineralogia Óptica, Nardy, A.J.R ; práticas, PVIII, pag.6 Para o mineral augita presente na seção delgada (espessura constante) de uma rocha denominada aegirina sienito Lâminas da série , determine as direções de vibração dos raios lento e rápido em relação à direção de maior alongamento do mineral, bem como os ângulos ( ) formadas entre estas direções. Represente no esquema abaixo as relações observadas tipo de extinção: alongamento raio lento: alongamento raio rápido: O sinal de elongação O sinal de elongação é definido exclusivamente para minerais que apresentam hábito alongado (como prismático, acicular, tabular, etc). Basicamente, consiste em identificar qual raio, lento ou rápido, é paralelo (ou subparalelo) à direção de maior alongamento do mineral: Elongação Positiva Minerais onde a direção de vibração do raio Lento (ou direção com maior índice de refração) é paralela ou subparalela a direção de maior alongamento do mineral (em inglês: lenght slow ) Elongação Negativa: Minerais onde a direção de vibração do raio Rápido (ou direção com menor índice de refração) é paralela ou subparalela a direção de maior alongamento do mineral (em inglês: lenght fast )

7 Mineralogia Óptica, Nardy, A.J.R ; práticas, PVIII, pag.7 O sinal de elongação é uma propriedade óptica relevante na identificação de um mineral. Porém armadilhas cristalográficas podem surgir fazendo com que a elongação dependa da face cristalina e da direção de corte do mineral. Veja, por exemplo, o que pode acontecer com um mineral que apresente hábito prismático: Observe também que toda vez que Y for paralelo à direção de maior alongamento do mineral, seu sinal de elongação poderá ser positivo ou negativo. Assim, procure sempre determinar o sinal de elongação de um mineral, nas seções que apresentarem a maior cor de interferência possível (com isto teremos maiores possibilidades de encontrarmos X e Z contidos na seção). Determine o sinal de elongação do mineral silimanita, presente nas seções delgadas da rocha silimanita-granada gnaisse da série Consulte os modelos ópticocristalográficos da silimanita para auxiliar a determinação e entender melhor o significado da elongação. Use o diagrama ao lado para esquematizar suas observações ao microscópio.

8 Mineralogia Óptica, Nardy, A.J.R ; práticas, PVIII, pag.8 A silimanita que é um mineral anisotrópico de sinal óptico (uni ou biaxial) (+ ou -) apresenta sinal de elongação pois o raio é paralelo (+ ou -) (lento ou rápido) ou subparalelo à direção de maior alongamento do mineral. O tipo de extinção observada para a silimanita foi, com ângulo de extinção igual a graus. (reta, oblíqua, simétrica) Faça o mesmo para o mineral turmalina, das seções delgadas de turmalina quartzito das lâminas da série eo A turmalina que é um mineral anisotrópico com índices de refração (uni ou biaxial) nε= 1,610 e nω= 1,631 e portanto de sinal óptico, apresenta sinal de (+ ou -) Elongação pois o raio é paralelo à direção de maior alongamento (+ ou -) (lento ou rápido) do mineral. O tipo de extinção observada para a turmalina foi, com ângulo de (reta, oblíqua, simétrica) extinção igual a graus. Observe que todos os minerais uniaxiais mostrarão, sempre, extinção reta e sinal de elongação igual ao seu sinal óptico! Sinal de elongação indefinido O sinal de elongação resume-se a determinar se o raio lento ou o rápido é paralelo ou subparalelo ao maior alongamento do mineral. Embora estejamos considerando apenas minerais com hábito alongado, há a possibilidade de indefinição do sinal de elongação, quando os raios rápido e lento de um mineral estiverem dispostos a 45 o da direção de seu maior alongamento. Mesmo quando a posição destes raios não é exatamente 45 o, mas se aproxima deste ângulo, qualquer inclinação um pouco maior da seção de corte em relação a uma face longitudinal de um mineral, pode levar a obtenção de sinais de elongação ora positivos ora negativos.

9 Mineralogia Óptica, Nardy, A.J.R ; práticas, PVIII, pag.9 A augita é um bom exemplo para isto. Observe que na seção longitudinal 010, o ângulo entre o maior alongamento do mineral (//c) varia de 35 a 48 º com o raio lento (Z). Observe agora o mineral augita, em uma seção delgada da série (diabásio: olivina, augita, plagioclásio e magnetita) e perceba a dificuldade em se obter o sinal de elongação deste mineral. Represente a forma externa do cristal e as direções dos raios rápido e lento do mineral. Determine pelo menos para dois cristais, os sinais de elongação obtidos Cristal 1 Cristal 2 Nardy, 2007