Περιεχόμενο
- Τι είναι ένα φθορίζον ορυκτό;
- Φθορισμός σε περισσότερες λεπτομέρειες
- Πόσα ορυκτά φθορίζουν στο φως UV;
- Φθορίτης: Το αρχικό "φθορίζον ορυκτό"
- Φθορίζοντες Γεώδεις;
- Φωτιστικά για την προβολή φθοριζόντων ορυκτών
- Άλλες ιδιότητες φωταύγειας
Φθορίζοντα ορυκτά: Ένα από τα πιο εντυπωσιακά εκθέματα μουσείων είναι ένα σκοτεινό δωμάτιο γεμάτο φθορίζοντα πετρώματα και ορυκτά που φωτίζονται με υπεριώδες φως. Θα λάμπουν με μια εκπληκτική ποικιλία ζωντανών χρωμάτων - σε έντονη αντίθεση με το χρώμα των βράχων υπό συνθήκες φυσιολογικού φωτισμού. Το υπεριώδες φως ενεργοποιεί αυτά τα μέταλλα και τους προκαλεί να εκπέμπουν προσωρινά ορατό φως διαφόρων χρωμάτων. Αυτή η εκπομπή φωτός είναι γνωστή ως "φθορισμός". Η υπέροχη φωτογραφία παραπάνω δείχνει μια συλλογή από φθορίζοντα ορυκτά. Δημιουργήθηκε από τον Dr. Hannes Grobe και αποτελεί μέρος της συλλογής του Wikimedia Commons. Η φωτογραφία χρησιμοποιείται εδώ με άδεια Creative Commons.
Φωσφορίζον ορυκτό κλειδί: Αυτό το σκίτσο είναι ένα κλειδί για τους φθορίζοντες βράχους και τα ορυκτά στη μεγάλη έγχρωμη εικόνα στο πάνω μέρος αυτής της σελίδας. Τα φθορίζοντα ορυκτά σε κάθε δείγμα είναι: 1. Cerussite, Barite - Μαρόκο. 2. Scapolite - Καναδάς. 3. Hardystonite (μπλε), Calcite (κόκκινο), Willemite (πράσινο) - New Jersey; 4. Δολομίτης - Σουηδία. 5. Adamite - Μεξικό; 6. Scheelite - άγνωστη τοποθεσία. 7. Αχάτη - Γιούτα. 8. Tremolite - Νέα Υόρκη. 9. Willemite - New Jersey. 10. Δολομίτης - Σουηδία. 11. Φθορίτης, Καλκίτης - Ελβετία. 12. Καλτσιτά - Ρουμανία. 13. Ρυόλιθος - άγνωστη τοποθεσία. 14. Δολομίτης - Σουηδία. 15. Willemite (πράσινο), Calcite (κόκκινο), Franklinite, Rhodonite - New Jersey; 16. Ευκρυπτίτης - Ζιμπάμπουε. 17. Calcite - Γερμανία. 18. Καλκίτης σε ένα διαχωριστικό οζίδιο - Γιούτα. 19. Φθορίτης - Αγγλία. 20. Calcite - Σουηδία. 21. Καλκίτης, Δολομίτης - Σαρδηνία. 22. Dripstones - Τουρκία. 23. Scheelite - άγνωστη τοποθεσία · 24. Αραγονίτης - Σικελία. 25. Benitoite - Καλιφόρνια. 26. Quartz Geode - Γερμανία. 27. Δολομίτης, σιδηρομετάλλευμα - Σουηδία. 28. Άγνωστο. 29. Συνθετικό Κορούνδιο. 30. Powellite - Ινδία. 31. Hyalite (opal) - Ουγγαρία. 32. Vlasovite στην Eudyalite - Καναδάς. 33. Spar Calcite - Μεξικό · 34. Μανγκανοκαλσιτίνη; - Σουηδία. 35. Clinohydrite, Hardystonite, Willemite, Calcite - New Jersey. 36. Καλτσιτά - Ελβετία. 37. Apatite, Diopside - Ηνωμένες Πολιτείες; 38. Dolostone - Σουηδία. 39. Φθορίτης - Αγγλία. 40. Manganocalcit - Περού. 41. Αιμομορφίτης με Σφαλερίτη σε γκάνγκου - Γερμανία. 42. Άγνωστο. 43. Άγνωστο. 44. Άγνωστο. 45. Δολομίτης - Σουηδία. 46. Χαλκηδόνια - άγνωστη τοποθεσία. 47 Willemite, Calcite - New Jersey. Αυτή η εικόνα δημιουργήθηκε από τον Dr. Hannes Grobe και αποτελεί μέρος της συλλογής Commons Wikimedia. Χρησιμοποιείται εδώ με άδεια Creative Commons.
Τι είναι ένα φθορίζον ορυκτό;
Όλα τα ορυκτά έχουν την ικανότητα να αντανακλούν το φως. Αυτά τα καθιστούν ορατά στο ανθρώπινο μάτι. Μερικά ορυκτά έχουν μια ενδιαφέρουσα φυσική ιδιότητα γνωστή ως "φθορισμός". Αυτά τα μέταλλα έχουν την ικανότητα να απορροφούν προσωρινά μια μικρή ποσότητα φωτός και μια στιγμή αργότερα να απελευθερώνουν μια μικρή ποσότητα φωτός διαφορετικού μήκους κύματος. Αυτή η αλλαγή στο μήκος κύματος προκαλεί προσωρινή αλλαγή χρώματος του ορυκτού στο μάτι ενός ανθρώπινου παρατηρητή.
Η αλλαγή χρώματος των φθοριζόντων ορυκτών είναι πιο εντυπωσιακή όταν φωτίζονται στο σκοτάδι από το υπεριώδες φως (το οποίο δεν είναι ορατό στους ανθρώπους) και απελευθερώνουν ορατό φως. Η παραπάνω φωτογραφία είναι ένα παράδειγμα αυτού του φαινομένου.
Πώς λειτουργεί ο φθορισμός: Διάγραμμα που δείχνει πώς τα φωτόνια και τα ηλεκτρόνια αλληλεπιδρούν για να παράγουν το φθορισμό φαινόμενο.
Φθορισμός σε περισσότερες λεπτομέρειες
Ο φθορισμός στα ορυκτά εμφανίζεται όταν ένα δείγμα φωτίζεται με συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός. Τα υπεριώδη (UV) φώτα, οι ακτίνες Χ και οι κάθοδοι είναι οι τυπικοί τύποι φωτός που ενεργοποιούν τον φθορισμό. Αυτοί οι τύποι φωτός έχουν την ικανότητα να διεγείρουν ευαίσθητα ηλεκτρόνια μέσα στην ατομική δομή του ορυκτού. Αυτά τα διεγερμένα ηλεκτρόνια ανεβαίνουν προσωρινά σε ένα υψηλότερο τροχιακό μέσα στην ατομική δομή ορυκτών. Όταν τα ηλεκτρόνια αυτά πέφτουν πίσω στην αρχική τους τροχιά, απελευθερώνεται μια μικρή ποσότητα ενέργειας με τη μορφή φωτός. Αυτή η απελευθέρωση του φωτός είναι γνωστή ως φθορισμός.
Το μήκος κύματος του φωτός που απελευθερώνεται από ένα φθορίζον ορυκτό είναι συχνά σαφώς διαφορετικό από το μήκος κύματος του προσπίπτοντος φωτός. Αυτό δημιουργεί μια ορατή αλλαγή στο χρώμα του ορυκτού. Αυτή η "λάμψη" συνεχίζεται όσο το ορυκτό φωτίζεται με το φως του σωστού μήκους κύματος.
Πόσα ορυκτά φθορίζουν στο φως UV;
Τα περισσότερα ορυκτά δεν έχουν αξιοσημείωτο φθορισμό. Μόνο το 15% περίπου των ορυκτών έχει φθορισμό ορατό για τους ανθρώπους και κάποια δείγματα αυτών των ορυκτών δεν θα φθορίζουν. Ο φθορισμός συνήθως συμβαίνει όταν υπάρχουν συγκεκριμένες προσμίξεις γνωστές ως "ενεργοποιητές" εντός του ορυκτού. Αυτοί οι ενεργοποιητές είναι τυπικά κατιόντα μετάλλων όπως: βολφράμιο, μολυβδαίνιο, μόλυβδος, βόριο, τιτάνιο, μαγγάνιο, ουράνιο και χρώμιο. Στοιχεία σπάνιων γαιών όπως το ευρώπιο, το τερβιο, το δυσπρόσιο και το ύττριο είναι επίσης γνωστό ότι συμβάλλουν στο φαινομενο φθορισμού. Ο φθορισμός μπορεί επίσης να προκληθεί από κρυσταλλικά δομικά ελαττώματα ή οργανικές ακαθαρσίες.
Εκτός από τις προσμίξεις "ενεργοποιητή", μερικές προσμίξεις έχουν μια επιβραδυντική επίδραση στον φθορισμό. Εάν υπάρχει σίδηρος ή χαλκός ως ακαθαρσίες, μπορούν να μειώσουν ή να εξαλείψουν τον φθορισμό. Επιπλέον, εάν το ορυκτό του ενεργοποιητή είναι παρόν σε μεγάλες ποσότητες, αυτό μπορεί να μειώσει το φθορισμό.
Τα περισσότερα μέταλλα φθορίζουν ένα μόνο χρώμα. Άλλα ορυκτά έχουν πολλαπλά χρώματα φθορισμού. Το ασβέστιο είναι γνωστό ότι φθορίζει το κόκκινο, το μπλε, το λευκό, το ροζ, το πράσινο και το πορτοκαλί. Ορισμένα μεταλλικά στοιχεία είναι γνωστό ότι εμφανίζουν πολλαπλά χρώματα φθορισμού σε ένα μόνο δείγμα. Αυτά μπορεί να είναι ιχνοστοιχεία που παρουσιάζουν διάφορα στάδια ανάπτυξης από γονικές λύσεις με μεταβαλλόμενες συνθέσεις. Πολλά μέταλλα φθορίζουν ένα χρώμα με υπεριώδη ακτινοβολία UV και ένα άλλο χρώμα υπό υπεριώδη ακτινοβολία UV.
Φθορίτης: Δοκιμασμένα γυαλισμένα δείγματα φθορίτη σε κανονικό φως (πάνω) και κάτω από υπεριώδη ακτινοβολία μικρού μήκους (κάτω). Ο φθορισμός φαίνεται να σχετίζεται με τη δομή χρώματος και ζώνης των ορυκτών με απλό φως, η οποία μπορεί να σχετίζεται με τη χημική τους σύνθεση.
Φθορίτης: Το αρχικό "φθορίζον ορυκτό"
Ένας από τους πρώτους ανθρώπους που παρατηρούσαν φθορισμό στα ορυκτά ήταν ο Γιώργος Γαβριήλ Στόκες το 1852. Σημείωσε την ικανότητα του φθορίου να παράγει μια μπλε λάμψη όταν φωτίζεται με αόρατο φως "πέρα από το βιολετί άκρο του φάσματος". Κάλεσε αυτό το φαινόμενο "φθορισμό" μετά τον ορυκτό φθορίτη. Το όνομα έχει αποκτήσει ευρεία αποδοχή στην ορυκτολογία, τη γερμολογία, τη βιολογία, την οπτική, τον εμπορικό φωτισμό και πολλούς άλλους τομείς.
Πολλά δείγματα φθορίτη έχουν αρκετά ισχυρό φθορισμό ώστε ο παρατηρητής να τα βγάλει έξω, να τα κρατήσει στο ηλιακό φως, να τα μετακινήσουν στη σκιά και να δουν μια αλλαγή χρώματος. Μόνο μερικά ορυκτά έχουν αυτό το επίπεδο φθορισμού. Ο φθορίτης τυπικά λάμπει ένα μπλε-ιώδες χρώμα υπό σύντομο κύμα και φως μεγάλου μήκους. Ορισμένα δείγματα είναι γνωστό ότι ανάβουν με κρέμα ή λευκό χρώμα. Πολλά δείγματα δεν φθορίζουν. Ο φθορισμός σε φθορίτη θεωρείται ότι προκαλείται από την παρουσία υττρίου, ευρωπίου, σαμάριου ή οργανικού υλικού ως ενεργοποιητές.
Φθορισμού Dugway Geode: Πολλοί γεωδαιμοί Dugway περιέχουν φθορίζοντα ορυκτά και παράγουν μια εντυπωσιακή οθόνη κάτω από το υπεριώδες φως! Δείγμα και φωτογραφίες από το κατάστημα SpiritRock.
Φθορίζοντες Γεώδεις;
Ίσως να εκπλαγείτε να μάθετε ότι κάποιοι άνθρωποι έχουν βρει γεώδες με φθορίζοντα μέταλλα μέσα. Μερικοί από τους γεωδόνες Dugway, που βρίσκονται κοντά στην κοινότητα Dugway της Γιούτα, είναι επενδεδυμένοι με χαλκηδόνια που παράγει άσβεστο φθορισμό που προκαλείται από ιχνοστοιχεία ουρανίου.
Dugway geodes είναι καταπληκτικό για έναν άλλο λόγο. Διαμορφώθηκαν πριν από αρκετά εκατομμύρια χρόνια στις τσέπες αερίου ενός ριζοϊκού κρεβατιού. Τότε, περίπου 20.000 χρόνια πριν, διαβρώθηκαν από την κυματική δράση κατά μήκος της ακτής μιας παγετώδους λίμνης και μεταφέρθηκαν αρκετά μίλια στο σημείο όπου τελικά ήρθαν να ξεκουραστούν στα ιζήματα της λίμνης. Σήμερα, οι άνθρωποι τους σκάβουν και προσθέτουν τους σε geode και φθορίζουσες συλλογές ορυκτών.
UV λαμπτήρες: Τρεις λυχνίες υπεριώδους τύπου χομπίστας που χρησιμοποιούνται για φθορισμού ορυκτών προβολών. Στο επάνω αριστερό μέρος υπάρχει μια μικρή λυχνία στυλ "φακού" που παράγει υπεριώδη ακτινοβολία UV και είναι αρκετά μικρή για να χωρέσει εύκολα σε μια τσέπη. Στην επάνω δεξιά πλευρά υπάρχει μια μικρή φορητή λυχνία μικρού μήκους. Ο λαμπτήρας στο κάτω μέρος παράγει τόσο φως κύματος όσο και φως βραχέων κυμάτων. Τα δύο παράθυρα είναι παχιά φίλτρα γυαλιού που εξαλείφουν το ορατό φως Ο μεγαλύτερος λαμπτήρας είναι αρκετά ισχυρός ώστε να μπορεί να το χρησιμοποιήσει για τη λήψη φωτογραφιών. Τα γυαλιά ή τα γυαλιά που εμποδίζουν την υπεριώδη ακτινοβολία πρέπει πάντα να φοριούνται όταν εργάζεστε με λάμπα UV.
Φωτιστικά για την προβολή φθοριζόντων ορυκτών
Οι λαμπτήρες που χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό και τη μελέτη φθοριζόντων ορυκτών είναι πολύ διαφορετικοί από τους λαμπτήρες υπεριώδους ακτινοβολίας (που ονομάζονται "μαύρα φώτα") που πωλούνται σε καταστήματα καινοτομίας. Οι λαμπτήρες αποθήκευσης καινοτομίας δεν είναι κατάλληλοι για μελέτες ορυκτών για δύο λόγους: 1) εκπέμπουν υπεριώδη ακτινοβολία (τα περισσότερα φθορίζοντα μέταλλα αποκρίνονται σε υπεριώδη ακτινοβολία). και 2) εκπέμπουν μια σημαντική ποσότητα ορατού φωτός που παρεμποδίζει την ακριβή παρατήρηση, αλλά δεν αποτελεί πρόβλημα για χρήση καινοτομίας.
Οι λαμπτήρες επιστημονικής ποιότητας παράγονται σε διάφορα διαφορετικά μήκη κύματος. Ο παραπάνω πίνακας αναφέρει τις περιοχές μήκους κύματος που χρησιμοποιούνται συχνότερα για μελέτες με φθορίζοντα ορυκτά και τις κοινές συντομογραφίες τους.
Δύο άριστα εισαγωγικά βιβλία για τα φθορίζοντα ορυκτά είναι: Η συλλογή των φθοριζόντων ορυκτών και ο κόσμος των φθοριζόντων ορυκτών, και από τον Stuart Schneider. Αυτά τα βιβλία είναι γραμμένα σε εύχρηστη γλώσσα και κάθε μία από αυτές έχει μια φανταστική συλλογή από έγχρωμες φωτογραφίες που δείχνουν φθορίζοντα μεταλλικά στοιχεία υπό φυσιολογικό φως και διαφορετικά μήκη κύματος υπεριώδους φωτός. Είναι τέλεια για την εκμάθηση φθοριζόντων ορυκτών και χρησιμεύουν ως πολύτιμα βιβλία αναφοράς.
Άλλες ιδιότητες φωταύγειας
Ο φθορισμός είναι μια από τις πολλές ιδιότητες φωταύγειας που μπορεί να εμφανίσει ένα ορυκτό. Άλλες ιδιότητες φωταύγειας περιλαμβάνουν:
ΦΩΣΦΟΡΙΣΜΟΣΣτον φθορισμό, τα ηλεκτρόνια που διεγείρονται από τα εισερχόμενα φωτόνια ανεβαίνουν σε υψηλότερη ενεργειακή στάθμη και παραμένουν εκεί για ένα μικρό κλάσμα του δευτερολέπτου, προτού πέσουν πίσω στην κατάσταση του εδάφους και εκπέμπουν φως φθορισμού. Στην φωσφορίζουσα, τα ηλεκτρόνια παραμένουν στην διεγερμένη κατάσταση τροχιακά για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα πριν πέσουν. Τα ορυκτά με φθορισμό σταματούν να ανάβουν όταν η πηγή φωτός είναι απενεργοποιημένη. Τα ορυκτά με φωσφορισμό μπορούν να λάμπουν για ένα σύντομο χρονικό διάστημα μετά την απενεργοποίηση της πηγής φωτός. Τα ορυκτά που είναι μερικές φορές φωσφορίζοντα περιλαμβάνουν ασβεστίτη, κελεστίτη, κοραμανίτη, φθορίτη, σφαλερίτη και βιλεμίτη.
ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΗ θερμική φωταύγεια είναι η ικανότητα ενός ορυκτού να εκπέμπει μικρή ποσότητα φωτός κατά τη θέρμανση. Αυτή η θέρμανση μπορεί να είναι σε θερμοκρασίες τόσο χαμηλές όσο 50 έως 200 βαθμούς Κελσίου - πολύ χαμηλότερη από τη θερμοκρασία της πυρακτώσεως. Ο απατίτης, ο ασβεστίτης, το χλωροφάνιο, ο φθορίτης, ο λεπιδολίτης, ο σκοπολίτης και ορισμένοι αδρανείς είναι ενίοτε θερμοφωταύγεια.
TRIBOLUMINESCENCEΜερικά ορυκτά θα εκπέμπουν φως όταν εφαρμοστεί μηχανική ενέργεια σε αυτά. Αυτά τα μέταλλα λάμπουν όταν χτυπηθούν, θρυμματιστούν, γδαρμένα ή σπασμένα. Αυτό το φως είναι αποτέλεσμα διασπάσεων των δεσμών εντός της ορυκτής δομής. Η ποσότητα του εκπεμπόμενου φωτός είναι πολύ μικρή και συχνά απαιτείται προσεκτική παρατήρηση στο σκοτάδι. Τα ορυκτά που εμφανίζουν μερικές φορές τριαλιακό φωτισμό περιλαμβάνουν αμβλυγωνίτη, ασβεστίτη, φθορίτη, λεπιδολίτη, πηκτολίτη, χαλαζία, σφαλερίτη και κάποιους άστρους.