La luz y la intimidad de los minerales

La interacción de la luz con los minerales produce una diversidad de fenómenos ópticos característicos, muchos de los cuales no se dan con otros materiales sólidos como los vidrios. La belleza de los fenómenos ópticos producidos por los cristales ha fascinado a la humanidad desde sus albores. Esta atracción fue el primer estímulo para que el hombre explorara su entorno en búsqueda de minerales, los cuales llegaron a ser muy valorados por su uso ornamental, o como moneda de cambio.

Al margen de su belleza, el estudio de los distintos fenómenos ópticos proporciona indirectamente valiosa información científica acerca de la naturaleza más íntima de los minerales. La observación de algunos de estos fenómenos requiere del microscopio óptico de polarización —o petrográfico—, pero muchos otros se perciben a simple vista. Esto se debe a que dichos  fenómenos  son una expresión perceptible a través de nuestro sentido de la vista, del arreglo geométrico de los átomos en la estructura cristalina del mineral y de la composición química del mismo, explicó el especialista en minerología Carles Canet Miquel.

En este sentido, el valor que se atribuye a algunos minerales como las gemas o piedras preciosas, se debe a una combinación entre su escasez en la naturaleza y la ocurrencia de determinados efectos que percibimos a través de la vista y en los que reside la belleza de las preciadas piezas. Ejemplos de estas propiedades ópticas son el color, el brillo o lustre y la opalescencia, entre otros.

Además, añadió el investigador del Instituto de Geofísica de la Universidad Nacional Autónoma de México, algunos fenómenos particulares, como el asterismo que presentan algunos cristales de rubí y de zafiro, acontecen por la presencia de inclusiones microscópicas de otros minerales orientadas dentro del cristal.

Para llevar a cabo el estudio de los minerales y las rocas, el microscopio petrográfico es una herramienta esencial. Consiste en un microscopio óptico con dos polarizadores, uno entre la fuente de iluminación y la muestra, y el otro entre la muestra y el ocular. Los polarizadores —o prismas de Nicol— tienen la particularidad de dejar pasar únicamente  luz polarizada, es decir, luz que vibra sobre un único plano. A pesar de los enormes avances en el desarrollo de técnicas analíticas sofisticadas y de gran precisión, el microscopio petrográfico sigue siendo insustituible pues su uso es prácticamente imprescindible en toda investigación que requiera la caracterización de rocas y minerales.

Este instrumento es y seguirá siendo ampliamente utilizado aunque, estrictamente, no pueda presumir de ser moderno. De hecho, las bases de la mineralogía óptica —disciplina encargada del estudio de las propiedades de los minerales en el microscopio petrográfico— fueron establecidas en el siglo XIX, principalmente gracias a las contribuciones del geólogo inglés Henry Clifton Sorby. “La mineralogía óptica resulta esencial en el estudio de los minerales, pues es fundamental y muy poderosa para identificarlos, también permite establecer las relaciones temporales y genéticas entre los distintos componentes minerales de una roca, de ahí su importancia”, dijo el especialista Canet Miguel, miembro de la Academia Mexicana de Ciencias.

Gracias a su particular configuración, el microscopio petrográfico permite estudiar multitud de vistosas e interesantes propiedades de los minerales relacionadas con la anisotropía óptica, una cualidad que poseen muchas sustancias cristalinas, tanto que cuando un rayo de luz las atraviesa lo hace a una velocidad variable, dependiendo de la dirección considerada en el medio cristalino.

“Una manifestación bien conocida de la anisotropía de los minerales –destacó- es el fenómeno de la doble refracción o birrefringencia. Para mostrar a simple vista este fenómeno se suelen utilizar cristales muy transparentes de calcita, de la variedad comúnmente denominada espato de Islandia o calcita óptica, al colocar uno de estos cristales sobre un papel con una marca o punto, éste se observará duplicado a través del cristal”.

Precisó que lo que realmente se observa es el desdoblamiento de la luz que atraviesa el cristal en dos rayos polarizados perpendicularmente entre sí y que viajan a velocidades distintas, a los cuales se les refiere como rayo ordinario y extraordinario -en referencia a que solo el primero obedece a la ley de refracción de Snell. “Bajo el microscopio petrográfico la interferencia entre ambos rayos ocasiona que se observen posiciones de extinción y de máxima iluminación, alternándose sucesivamente al girar la platina que soporta al mineral, así como colores muy distintos al color natural del mineral, conocidos como colores de interferencia”.

Luz: color y lustre

El color y el lustre suelen ser los primeros atributos que de manera intuitiva una persona mira cuando observa un mineral a simple vista. La combinación de estas dos propiedades, a partir de su apreciación cualitativa, aporta información valiosa sobre su naturaleza química.

Además, el color de los minerales está determinado por su capacidad de absorber selectivamente determinadas longitudes de onda de la luz visible. La interpretación del color de un mineral, sin embargo, puede resultar muy ambigua. En ocasiones esta propiedad varía mucho dentro de una misma especie mineral debido, por ejemplo, a la presencia de impurezas químicas o de inclusiones microscópicas de otros minerales. Ejemplo de ello es el cuarzo, cuyas admirables variedades naturales como la amatista, el cuarzo citrino y el cuarzo rosa  ofrecen una variada paleta cromática.

El lustre, por otra parte, depende primordialmente del tipo de enlace químico que predomina en la estructura cristalina del mineral, pero presenta variaciones ostensibles debido a la rugosidad y textura de las superficies que reflejan la luz. El brillo metálico, por ejemplo, es característico de los minerales opacos, principalmente metales nativos como el oro o el cobre, y sulfuros metálicos como la pirita o la galena. En el caso de los minerales translúcidos y trasparentes, cuyas redes cristalinas están conformadas por átomos unidos entre sí mediante enlaces de tipo covalente o iónico, el lustre básico que presentan es de tipo vítreo; y si es especialmente intenso hablamos de brillo adamantino, término aplicado a los minerales con un lustre comparable al del diamante.

Carlos Canet Miguel sostuvo que la interacción de la luz con los minerales es un viejo indicador que se usa para conocer los minerales, y las técnicas ópticas como el microscopio petrográfico son tan solo algunas de las herramientas que desde hace algunos años se utilizan.